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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 用如图所示的滑轮组吊装100 袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为 1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g 取 10N/kg，则至少需要吊运的次数是（）A9 次B 10 次【答案】 D【解析】【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为为：C 11 次D 12 次n=4，最大拉力F1200N ，一次能吊起的大米重力G14F41200N4800N ，一次能吊起的大米质量为：G4800Nm1480kg ，g10N/kg因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：n1480kg9.6袋 ，50kg / 袋由题意知一次能吊起9 袋
2、大米，即n19 ，则至少需要吊运的次数是：100袋n11.1次 ，9袋 / 次至少需要吊运12 次。故选D。2 如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下将重为30N 的物体 A 匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m / s ，物体 A 受到的摩擦力f0.1G ，水平拉力F 为_ N ，在 2s内物体移动的距离为_ m 。【答案】 10.2【解析】【详解】1 由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A 受到的摩擦力f0.1G0.130N3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：F11f3N 1Nn32 物体的速度：v物1 v绳 1 0.3m / s 0.1m/ sn3s由 v得，
3、在 2s 内物体移动的距离ts物v物t0.1m/s2s0.2m故 2s 内物体移动的距离为0.2m 。3 用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为 _%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高1m 时，所做的总功是 _J。（不计绳重和摩擦）【答案】 8020【解析】【分析】使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（ W有 Gh ），拉力 F 做的功为总功（ W总 Fs ），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据 W总 W有 W额 求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升
4、动滑轮做的功W额G轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮1重；再利用FG轮G物求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总n功）大小，根据WGh 求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知，额外功为W额 W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦，根据W额G轮 h 可知，动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦，则有
5、F1 G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J4 如图所示，用滑轮组提重力为140N 的物体，当拉力为 50N 时，物体对地面的压力刚好为 0N。若重物与地面的接触面积-2 2，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对S=210 m滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F 为 40N，则定滑轮对天花板的拉力为_N，重物对地面的压强为_ Pa。3【答案】 901.510【解析】【分析】【详解】12 滑轮组的动滑轮绕3 段绳，不计绳重和摩擦，当拉力为50N 时，物体对地面的压力刚好为 0N，拉力的大小1F1=(G+G 动 )3动滑轮的重力G 动 =3F1-G=3 50
6、N-140N=10N每个滑轮质量相同，定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N，对定滑轮受力分析，受到重力、下方两段绳子的拉力，天花板的拉力，根据平衡条件得到F 天 =G 定 +2F=10N+2 40N=90N由力的作用相互性可知，定滑轮对天花板的拉力是90N。拉力 F 为 40N 时，滑轮组的动滑轮对物体的拉力F2=3F- G 动 =340N-10N=110N地面对物体的支持力F 支=G-F2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物体对地面的压力F 压= F 支 =30N物体对地面的压强F压30N3p=-22 =1.5 10PaS2 10m5 如图所示，用滑轮组将重120N 的物体匀速
7、提升2m，拉力为50N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为_N，额外功为 _，滑轮组的机械效率为_。【答案】 306080%【解析】【分析】【详解】1 由图知， n 3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力F 1 （ G+G 动 ）3则动滑轮的重力G 动 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移动的距离s 3h 3 2m 6m拉力做的总功W 总 Fs 50N6m300J额外功W 额 W 总 - W 有用 300J-240J=60J3 滑轮组的机械效率W有用240J=80%W总300J6 小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重20
8、0N 的 A 物体 5s 内在水平地面上匀速运动了 120cm，物体 B 重 100N （物体 B 与 A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 _（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 _N，水平拉力F 的功率为 _W。【答案】 0.12水平向右809.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉
9、力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力F 的大小；然后利用PFv 计算功率。【详解】1 物体移动的速度s物120102 mv物5s0.24m/st则滑轮移动的速度v轮1v物10.24m/s 0.12m/s222 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到 A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体 A 受到 B 施加的摩擦力也为 16N，方向水平向右。3 物体 A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到 B 施加的摩擦力，即F左f地f
10、BA24N 16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F2F左240N80 N4 水平拉力 F 的功率PFv 轮80N0.12m/s9.6W7 高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A 端受到的拉力大小为_N。若5s 内坠砣串下降了 40cm，则输电线胀冷缩）A 端向左移动速度是_m/s 。（ g 取10N/kg ，不考虑钢绳的热4【答案】 1 100.04【分析】【详解】120 个坠砣的总重力G=mg=25kg 20 10N/kg=5000
11、N由图知，使用的滑轮组承担A 端拉力的绳子股数n 2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G 1 FA2则输电线A 端受到的拉力大小FA=2G 2 5000N=1 410N2 图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h 2sA，则输电线A 端向左移动的距离sA1 h140cm=20cm=0.2m22A 端向左移动速度sA0.2mv0.04m/st5s8 一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m 2 的学生站在水平地面上，要用滑轮组在 20s 内将 600N 的重物匀速提升1m 。（ g=10N/kg ）求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的
12、绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】 (1)13750Pa； (2)；(3)40W【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为G人mg55kg 10N/kg13750PapS0.04m2S(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：。(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为W有G物 h拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W总Pt滑轮组的机械效率为W= 有100%W总可知W总W有G物 hPt则G物 h600
13、N1mP20s40Wt0.75答： (1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa；(2)滑轮组的绕线方式见解析；(3)拉力的功率是 40W。9 如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为 _滑轮，它的优点是可以_，若相同时间内，拉力F1、 F2 做相同的功，则拉力F1、 F2 做功时的功率P1_ P2，重物被竖直提升的高度h 甲 _h 乙 （最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】1 由图示可知，甲是定滑轮；2 甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；3
14、 相同时间内，拉力12做相同的功，根据W可知，拉力 F12做功时的功率1等F 、 FP=、FPt于 P2 ；4 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W=Gh，因为拉力F1 2h甲、 F 做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，等于 h 乙 10 如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（）AF1GCD【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图像可知l1=l 2，由杠杆平衡条件1B由图像可知滑轮组n=3，则 F231BF2G31F3G21F4G2Fl1 1F2 l2可得 F =G，故正确
15、，不符合题意；1G ，故正确，不符合题意；C由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则F32G ，故错误，符合题意；D不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh，即 F41 G ，故正确，不符2合题意。故选 C。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】 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 3
16、v 物 t 30.2m/s 10s6m故 A 错；B 因为=W有100% =fs物fs物100%=fW总Fs绳100%=100%=80%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 如图所示，水平拉力F1（ 6N）将物体（ G=9N）沿直线匀速拉动s1 的距离，做功W1，借助滑轮组， F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离12所拉绳端的上升
17、距s，F离为 s2，做功为W2），则（A W2 一定小于W1B s2 一定小于s1C F2 一定大于 G/3D F2 一定大于F1/3【答案】 D【解析】【分析】【详解】水平拉力F1 将物体沿直线匀速拉动做功：W1F1 s1 ；借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为s2，做功：W2 F2 s2 ；A做功 W2 W1W动 ，故 A 错误；B有 3 股绳子承担s23s1 ，故 B 错误；CD F2 1 G轮F1，故 C 错误， D 正确。3故选 D。13 用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）（）ABCD【答案】 D【解析】【
18、分析】【详解】A 图中滑轮是定滑轮，拉力F=G；B 图中滑轮是动滑轮，拉力F1 G ；2C 图中滑轮组的动滑轮绕2 段绳，拉力F1 G ；2D31；段绳，拉力FG图中滑轮组的动滑轮绕3所以最省力的是D 中滑轮组。故选 D。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
19、，根据snsA求出绳子自由端沿水平方向移动；(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 FAf 0.4G 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snsA22m4m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Fs375N4m1500
20、J则拉力 F 的功率PW总1500J375Wt4s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【答案】 CD增大提升高度，机械效率都会变大【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 。
21、故B 错误；C甲中：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FsFnhnF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D 错误。16 在水平桌面上放一个重300N考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以的物体，物体与桌面的摩擦力为0.1m/s 匀速移动时，水平拉力60N，如图所示，若不F 和其移动速度的大小为（）A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC 60N 0.2m/s【答案】 DD 30N 0.2m/s【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
22、两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力11Ff60N=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 。17 如图所示，在水平地面上，木箱重600N ，受到的摩擦力为300N，用力 F 拉动木箱使它匀速直线运动了2m（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A拉力F 的大小为100NB拉力F 的大小为200NC绳自由端移动了4mD绳自由端移动了【答案】 C【解析】【详解】AB由图知， n=2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力1mF1f1300N150N22故
23、A、 B 错误；CD绳子的自由端移动的距离s2s物22m4m故 C 正确、 D 错误。故选 C。18 使用一个动滑轮匀速提升一个物体时，若分别沿如图所示的方向用力F1、 F2 和 F3 ，则这三个力的大小关系是:A F1=F2=F3BF1F2F3C F3F2F1【答案】 C【解析】【分析】D F2F3F1【详解】固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：可知 F1的力臂为直径23的力臂最小 ,由杠杆平衡条件知,当阻力与阻,力臂最大 ,F的力臂较大 ,F力的力臂的积固定时,力臂越大 ,力越小故三个力的关系为： F1 2 3故 选 CF F19 如图甲所示，重为160N 的物体在大小为2
24、0N，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PWFsFv 可得拉力F1 的
25、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 如图所示，
26、某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.10s内被提升了己知物体在2m，物体所受重力 720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求：(1)人做的有用功W有用 ;(2)动滑轮的重力G动 ;(3)人拉起货物时的机械效率.【答案】 (1) 1440J； (2) 180N； (3) 80%。【解析】【详解】(1)物体所受重力720N，被提升了2m ，则人做的有用功为：W有用 =Gh=720N 2m=1440J；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据 F=G +G动，则动滑轮的重力为：nG动 =nF-G=3 300N-720N=180N；(3)根据= W有用 = Gh = Gh = G ，W总 Fs Fnh Fn人拉起货物时的机械效率为：G720N=80%。Fn300N 3答： (1)人做的有用功为1440J；(2)动滑轮的重力为180N；(3)人拉起货物时的机械效率为80%。