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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示，用F1 的力将物体B 匀速提升h，若借助滑轮组用F2 的力把物体B 匀速提升相同高度。下列说法确的是（）A使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍B F1 一定大于 F2F1hC滑轮组的机械效率为3hF2D F2 做功的功率比F1 做功的功率大【答案】 D【解析】【分析】【详解】A动滑轮与 3 股绳接触，故 n=3，使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，故 A 错误；B由于F2 = GG动 = F1G动33故如果动滑轮很重，则F1不一定大于2，故 B 错误；FC滑轮组的机械效率为W有用GhF1hW总100%3F2hnF2 h
2、故 C 错误；1D F 做功的功率为P1 =F1vF2 做功的功率为P2nF2v ( F1G动 )v可知， F2 做功的功率比F1 做功的功率大，故 D 正确。故选 D。2 如图所示，物体 A 重 100N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体 A 与地面间摩擦力 f=60N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力 F 是 _N，当绳子自由端向左移动 3 米时，物体 A 向左移动 _m 。【答案】 201【解析】【分析】由图中滑轮组可知，n=3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式F 1 f 得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物3体运动的距离。【
3、详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n=3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力F1f160N 20N332 物体运动的距离为s拉3ms物1m33【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。3 工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_。动滑轮的重力是_N。（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是 _W，运送建材的重力是
4、_N，此时的机械效率是_。【答案】 50%40020060060%.【解析】【分析】【详解】(1)1 建材质量为40kg，其重力为Gmg =40kg10N/kg=400N由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。2 此时机械效率=G400=50%GG动400+G动解得 G 动=400N。(2)3 滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率WFs500N 24mP=200Wtt60s4 滑轮组省一半的力，所以G材 +G动 =2F解得 G材 =600N 。5 此时的机械效率
5、为G材=600=60%=G动600+400G材4 如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是 _；若衣服和晾衣架的总重力为200N ，晾衣架上升的高度为1m ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力_ m 。F_ N ，绕进旋轮上的绳子长度是【答案】 B504【解析】【分析】【详解】1 使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B 为动滑轮；2 由图可知承重绳为4 股，衣服和晾衣架的总重力为200N ，所以绳子的拉力G200NF50Nn43 承重绳为 4 股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4 1m=4m【点睛】5 如图所示的滑轮
6、组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力F 的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方向移动了5m，拉力F 做功 _J。【答案】 1260【解析】【分析】【详解】1 由图可知， n=2，弹簧测力计的示数为 6N，则拉力为 6N ，摩擦力f=2 6N=12N摩擦力为12N。2 拉力移动的距离s =2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N 10m=60J拉力做的功为60J。6 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是械效率为 60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。150N时，滑轮组的机【答案】
7、 100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率G物=60%G物G动则动滑轮的重力为G物150NG动 =-G物 =-150N=100N故动滑轮的重力为100N。7 小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。（1）由（a）（ b）两图 _ 。（2）由（c）（ b）两图 _ 。【答案】使用动滑轮匀速(竖直 )提物体，省力但是不能改变用力的方向。使用同一动滑轮匀速(竖直 )提不同物体，物体越轻，拉力越小。【解析】【详解】(1)1 由图可知 ,比较 (a)、 (b)两图提起物体一样重,(b)
8、 中弹簧测力计示数小于(a) 中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；(2)2 比较图 (b) 与 (c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。8 如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N。当B 物体重力为 8N 时，它恰好能匀速下降。（ 1）以上装置中属于动滑轮的是 _（填字母）。（ 2）物体 A 所受的摩擦力为 _N。（ 3）若用一个水平向左的力 F 拉物体 A，使其向左匀速运动，则这个力F 大小应为_N。【答案】 M510【解析】【详解】1 由于 M 随物体移动而
9、发生位置变化，所以M 是动滑轮。2A 对 B 的拉力为F，动滑轮M 和 B 受力分析可知中：2F=GM +GB2N8NF5N2A 受力平衡，所以摩擦力f=F=5N 。3A 向左匀速运动时，受力平衡：F 左 =f+F=5N+5N=10N 。9 如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、 B 均重为 20 牛。当用力F2 匀速提升物体B时，以滑轮的轴为参照物，物体B 是 _ 的 （选填 “静上 ”或“运动 ”），此时力F2 大小为_牛。若 F1 和 F2 所做的功相等 ,物体 A、 B 移动的距离之比是_，当绳子自由端上升 1 米时，力F2 所做的功为 _焦。【答案】静止101:110【解析】【详解】1
10、 以滑轮的轴为参照物，物体B 相对与参照物的位置没有改变，是静止的；2B 物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：F2= 1 G= 1 20N=10N223 因为使用任何机械都不能省功，当F 1 和 F2 所做的功相等，物体A. B 重力相同，移动的距离相同，故距离之比是1:1。4 当绳子自由端上升 1 米时，力 F 2 所做的功为：W=Fs =10N1m=10J。10 工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N 的物体向上匀速提起2m ，所用拉力为250N（ 1）求滑轮组的机械效率； _（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法； _（
11、 3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计绳重和摩擦，机械效率的关系是 甲 _ 乙（选填“”，“ =”， “”）【答案】 80%；=【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2 2m=4m，工人做的有用功：W 有用 =Gh=400N2m=800J ，工人做的总功：W 总=Fs=250N4m=1000J，滑轮组的机械效率： W有用100%800J100%80% ；W总1000J（ 2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（ 3）用甲乙两个滑轮组把同
12、一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由 W=Gh 可知做的额外功相同；因为W 总=W 有用 +W 额 ，所以做的总功相同，由W 有用 100%可知两个滑轮组的机械效率相同，即甲 =乙 W总11 如图所示，重 300N 的物体在 20N 的水平拉力 F 的作用下，以 0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10s，滑轮组的机械效率为 80%，则在此过程中下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的距离为2mB物体与地面间的滑动摩擦力为48NC拉力 F 的功率为 4WD有用功为120J【答案】
13、B【解析】【分析】【详解】A由图知n 3，则绳子自由端移动的距离s 绳 3s 物 3v 物 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；B 因为= W有100% = fs物100%=fs物100%= f100%=80%W总Fs绳F 3s物3F所以物体与地面间的滑动摩擦力f3F80%320N80%48N故 B 正确；C拉力做的功为W 总 Fs 绳 20N6m120J拉力做功的功率W总120Jp12Wt10s故 C 错误；D有用功W 有 fs 物 fv 物 t 48N0.2m/s 10s 96J故 D 错。故选 B。12 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率G 物的关系，改变G 物，竖直向与物重
14、上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与 G 物 的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）A同一滑轮组的机械效率随 G 物 的增大而增大，最后等于100%B此滑轮组动滑轮的重力为5NC当 G 物 =15N 时，滑轮组机械效率为=75%D G 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变【答案】 D【解析】【分析】【详解】A使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效率随 G 物 的增大而增大，但最终不能等于100%，故 A 错误；B由图可知，G 物=12N，此时 =80%，
15、则G物 hFs且有80%nFG物G动snh代入可得G物12N80%G物G动12NG动故滑轮组动滑轮的重力为G动3N故 B 错误；C当 G 物 =15N 时，滑轮组机械效率为G物15N83%G物G动15N3N故 C 错误；D G 物 不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故D 正确。故选 D。13 如图所示，工人师傅用250N 的力 F 将重为 400N 的物体在 20s 内匀速提升2m ，若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A动滑轮重力为100NB工人
16、做功的功率为50WC滑轮组的机械效率为53.3%D若提升物重变为500N，则拉力F 为300N【答案】C【解析】【详解】A 由图知n=2，不计绳重和摩擦，拉力：F =12GG动；则动滑轮的重力：G动 =2 FG =2250N-400N=100N ；故 A 正确，不符合题意；B绳自由端移动的距离：s=2h=22m=4m ；拉力做的功：W总 =Fs=250N4m=1000J工人做功的功率即为拉力F 的功率：P= W总 = 1000J =50W ；t20s故 B 正确，不符合题意；C拉力做的有用功：W =Gh=400N2m=800J ；滑轮组的机械效率：W有100%= 800J100%=80%；W总
17、1000J故 C 错误，符合题意；D若提升物重变为 G =500N ，则拉力为：F = 1G +G动= 1500N+100N =300N ；22故 D 正确，不符合题意。14 工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4 倍。在此过程中下列说法不正确的是（）A绳子自由端沿水平方向移动了4mB物体受到的拉力为750NC拉力 F 的功率为 375WD该滑轮组的机械效率一定小于100%【答案】 B【解析】【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据snsA 求出绳子自由端沿水平方向移动
18、；(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据 FA f0.4G 求出物体受到的拉力；(3)根据 WFs 求出拉力 F 做的功，根据 PW总求出拉力F 的功率；t(4)任何机械效率一定小于100%。【详解】A由图可知， n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s nsA2 2m 4m故 A 正确，不符合题意；B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FAf0.4G0.41500N600N故 B 错误，符合题意；C拉力 F 做的功W总Fs375N4m1500J则拉力 F 的功率W总1500J 3
19、75WPt4s故 C 正确，不符合题意；D该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故 D 正确，不符合题意。故选 B。15 利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分析中正确是()A甲图中绳自由端移动距离较小B乙图中绳自由端作用力较小C两种方式所做的额外功相等D增大提升高度，机械效率都会变大【答案】 C【解析】【详解】A 若物体升高高度为 h，则拉力移动的距离为s甲2h ， s乙2h ，则 s甲s乙 。故 A 错误；B甲中： 2F甲 =G动 +G ，乙中： 2F乙 =G动G ，所以 F甲 =F乙 。故 B 错误；C甲中
20、： W甲额 =G动 h ，乙中： W乙额 =G动 h ，所以 W甲额 =W乙额 。故 C 正确；D机械效率公式：= W有 = GhGhG ，W总Fs Fnh nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D 错误。16 如图，小华用滑轮组匀速提升一个重为900N的物体，人拉绳的力F 为350N，不计绳重和摩擦，若用这个滑轮组匀速提升2100N 的物体，绳未断裂，人的拉力为（）A650NB 700NC 750ND 800N【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图可知，通过动滑轮绳子的段数：n=3，不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力：F1= 1 （ G+G 动），3由此可得动滑轮重：G 动 =3F1-G=3
21、 350N-900N=150N，当提起 2100N 物体时，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 动 ）= 1 （ 2100N+150N） =750N33故选 C17 在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F 和其移动速度的大小为（）A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC 60N 0.2m/sD 30N 0.2m/s【答案】 D【解析】【分析】【详解】由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力11Ff60N
22、=30N22有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2 倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2 倍，即v=0.1m/s 2=0.2m/s故选 D 。18 如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物 G1 =100N，每一个滑轮重力均为 20N，则下列说法正确的是（ ）A b 处绳子的拉力为50N2B G =280NC e 处绳子的拉力为140N2D G =200N【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图知， a、b、c、d 在同一根绳上，拉力相同；e、f 在同一根绳上，拉力相同；G由1两根绳子承担G1G动2Fb则 b 处绳子的拉力为FbG1
23、 G动100N+20N260N2故 A 错误；C e 处绳子的拉力为Fe2FbG动260N20N140N故 C 正确；BD G2 由两根绳子加上f 承担，则G2G动2FbFfF f2FbG动则G24Fb460N240N故 B、 D 错误。故选 C。19 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N，水平向左的拉力F1 作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力F1 不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）A物体向左运动时，拉力F的功率 P =60W11B物体与地面之间的摩擦力f=20NC物体向右运动时，拉
24、力F2=40ND物体向右运动时，拉力F2 所做的功 W2=80J【答案】 CD【解析】【分析】【详解】A由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为 2，物体以 3m/s 的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为v2v物23m/s6m/s则物体向左运动时，由WFs1PFv 可得拉力 F 的功率ttP1F1v20N6m/s120W故 A 错误；B图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数 n 为 2，所以物体与地面之间的摩擦力f2F1220N40N故 B 错误；C物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到
25、两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F2，则有2F22F1f80N解得 F2 =40N，故 C 正确；D在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F2 所做的功W2F2 s240N2 1m80J故 D 正确。故选 CD。20 为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5 米、高1.5 米、重1
26、.5 吨，可抵达 3850 米深海连续航行42 小时48 分钟、航程15682公里。(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法 _。(2)该起降设备若在1min 内将“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少_？(3)该滑轮组的机械效率是多少_ ？【答案】7500N 50%【解析】【分析】(1) 在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以
27、得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式 PW得到拉力。t(3)根据Gmg 和 W有Gh求出有用功，再根据=W有W总100% 求出该滑轮组的机械效率。【详解】(1)1 对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4 股和5 股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5 股绕线的方法拉力方向向上；有4 股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：(2)2 钢丝绳端移动的距离snh420m80m把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J钢丝绳的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功45W有 Gh 1.5 10 N 20m3 10 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J