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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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
2、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%，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。2 用如图所示的滑轮组，将重为 16 N 的物体以 0.2
3、 m/s 的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为 80%，若不计绳重及摩擦，拉力 F 为 _N，拉力的功率为 _W，动滑轮的重力为 _N【答案】 1044【解析】【分析】【详解】（1）由图知， n=2，则拉力端移动的距离s=2h，滑轮组的机械效率：W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力G16N10NF280%2（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ，拉力做功功率 :P=Fv=10N0.4m/s=4W ；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 1 G G动2动滑轮重力：G 动=2F G=210N16N=4N 3 如图所示，用滑轮组提重力为140N 的物体，当拉力为50N 时
4、，物体对地面的压力刚好 -2 2为 0N。若重物与地面的接触面积S=2 10 m ，不计绳重和摩擦，每个滑轮质量相同，绳对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11(G+G动 )F =3动滑轮的重力G 动 =3F1-G=3 50N-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
5、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=S2 10 -2 m 2=1.5 10Pa4 如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F=30N 时，物体受到的摩擦力_ N（不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移
6、动的距离_m 。【答案】 608【解析】【详解】1 由图知道，使用动滑轮时， n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：F 1 f ，2即物体受到的摩擦力是：f=2F=2 30N=60N；2 由于 n=2，所以，当物体移动 4m 时，绳子自由端移动的距离是： s=2s 物=24m=8m。5 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
7、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G200N50NF4n3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】6 在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s 的速度匀速移动时，水平拉力的大小为 _ N，拉力做功的功率为 _W【答案】 206【解析】【详解】因为物体在水平桌面上匀速运动，所以物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F拉f60N从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对
8、物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自由端的水平拉力为11FF拉60N=20N33水平拉力的功率WFs20N 3 0.1m/s=6WPFv F 3 v物tt7 如图所示的滑轮组，拉一重100N 的物体 M 在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力F=20N，绳子拉出了6m ，则物体受到的摩擦力为_N，物体前进了_m ，弹簧测力计的示数为 _N。（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】 60240【解析】【详解】1 由图可知：滑轮组上绳子的有效股数n=3，所以物体M 与地面间的摩擦力f=nF=3 20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2 物体移动的距离s物1 s绳 = 1 6m=2m33物体前进了
9、2m 。3 弹簧测力计与定滑轮相连，定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为F 弹 2F20N 2 40N弹簧测力计的示数为40N。8 小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G 物 =720N，在t=5s 内货物被匀速竖直提升了h=1m ，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中：(1)动滑轮对货物做的有用功；(2)拉力 F 所做的总功；(3)拉力 F 做功的功率；(4)使用该装置提升货物时的机械效率。【答案】 (1)720J；(2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势
10、能做的功，为W有G物 h720N 1m720J(2)动滑轮与 2 股绳子接触，故n=2，拉力F 所做的总功为W总FsnFh2400N1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为PW总800Jt160W5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有 100%720J90%W总800J答： (1)动滑轮对货物做的有用功为720J；(2)拉力 F 所做的总功为800J；(3)拉力 F 做功的功率为160W ；(4)使用该装置提升货物时的机械效率为90%。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
11、 “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 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=1G=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
12、。10 小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（）ABCD【答案】 D【解析】【分析】【详解】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A 图中为斜面，由功的原理可得F1 4m G 2m解得 F1 0.5G；1B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n 3，所以 F2 G；3C 图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则D 图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为，则有F3 2G；F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。11 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 =1
13、00N，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50NB G2=280NC e 处绳子的拉力为140ND G2=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； G1 由两根绳子承担G1G动2Fb则 b 处绳子的拉力为FbG1 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。12 用一
14、动滑轮将重物匀速提升2 m，人对绳子的自由端所用力是40 N，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是A80N，80JB 80N， 160JC 40N， 160JD 40N， 80J【答案】 B【解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力，多费一倍的距离，所以物体的重为：G2F2 40N80N ；由h 2m 得 s 2h 2 2m4m ，提升重物所做的功：WFs40N4m 160J 故选 B13 小明用如图的滑轮组提升重为100N 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为 10N，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（）A拉力 F 为 50NB绳子自由端移动的距离为6mC此时滑轮组的机
15、械效率为90.9%D拉力的功率为40W【答案】 C【解析】【详解】A由图知，通过动滑轮的绳子段数n=2，不计绳重及摩擦，则拉力：1F（G物G动）（100N10N）=55N ，2选项不符合题意；B绳端移动的距离：s2h22m4m ，选项不符合题意；C所做的有用功：W G h 100N 2m=200J，有 物拉力做的总功：WFs55N4m=220J，总滑轮组的机械效率：W100%=200J100%90.9% ，有用W总220J选项符合题意；D由 C可知，拉力做的功：W 总 =220J，拉力的功率：PW220J =44W，t 5s选项不符合题意。故选 C。14 如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规
16、格相同，用它们将相同的重物G 匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，以下说法正确的是A甲滑轮组所用拉力较大B甲滑轮组拉力做的功较多C两滑轮组拉力做功的功率一定相等D两个滑轮组的机械效率一定相等【答案】 D【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，因为拉力F=（ G 物 +G 轮 ） /n ，且 n 甲 =3，n 乙=2，所以，绳子受的拉力：F 甲=（ G 物 +G 轮 ） /3，F 乙=（ G 物 +G 轮 ） /2，即 F 甲 F 乙 ，故 A 错误；B不计绳重及摩擦，拉力做的功：W 甲 =F 甲 s 甲=（ G 物 +G 轮 ） /33h=（ G 物 +G 轮） hW 乙 =F 乙 s 乙=
17、（G 物 +G 轮 ） /22h=（ G 物 +G 轮 ）h ，W 甲=W 乙 ，故 B 错误；C甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道，故无法比较功率，故C 错误；D因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 轮 h，W 有用 =G 物 h，所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为=W 有用 /W 总， 滑轮组的机械效率相同，故 D 正确；故答案为 D。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15计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（）A动滑轮重力为100NB工人做功的功率为50WC滑轮组的机械效率为53.3%D若提升物重
18、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：1F =GG动；2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1000J故 C 错误，符合题意；D若提升物重变为G =
19、500N ，则拉力为：11；F = G +G动 =500N+100N =300N22故 D 正确，不符合题意。16 如图所示的滑轮装置，重为5 牛的物体挂在绳端，力F 作同在滑轮的轴上，滑轮在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动若不计滑轮重及摩擦，则拉力F 的大小和物体向上运动的速度为A10牛， 4 米 / 秒B2.5 牛， 4 米 / 秒C 10牛， 2 米 / 秒D 2.5牛， 2 米 / 秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮在力F 的作用下以2 米 / 秒的速度匀速向上运动，重物的速度为 :22m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2 倍，因此拉
20、力为:F=2G=25N=10N故选 A17 如图 ,水平桌面上的物体A 重 100N，物体 B 重 40N，此时物体B 恰能匀速下降；当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是（）A B 上升了 2mB拉力 F 的功率为20WC物体 A 与桌面间的滑动摩擦力为40ND吊着 B 物体的绳子所做的功为40J【答案】 B【解析】【分析】【详解】A滑轮组的动滑轮绕2 段绳，当用一水平向左的力F 拉动物体A 在 2s 内匀速向左移动1m 的过程中， A 移动的距离为B 升高高度的2 倍， B 上升了1
21、mhB=0.5m ，2故 A 错误；BC当 A 向右做匀速直线运动， A 水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，故11f=GB= 40N=20N，22当 A 向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B 对 A 的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：f=20NA 向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，A 受到的水平向左的拉力为：1F=f+GB=20N+20N=40N，2拉力 F 的功率为：WFs40N1mP=20W，tt2s故 B 正确， C 错误；D绳子拉力对物
22、体B 所做的功为：W=GBhB=40N 0.5m=20J，D 错误18 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 350N-900N=150N，当提起 2100N 物体时，人的拉力：F2= 1 （ G1+G 动 ）= 1 （ 2100N+150N） =7
23、50N33故选 C19 如图所示，置于水平桌面上的物体在匀速下降了40cm 的过程中，拉动物体A 重 50N，物体 B 重 30N，动滑轮重10N，物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重B及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（）A物体A 移动了20cmB绳子拉力对物体A 做的功是8JC物体A 与桌面的滑动摩擦力为30ND若对物体A 施加一个水平向左的力F，使物体B 可以匀速上升，则力F 的大小为40N【答案】D【解析】【分析】【详解】A由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则拉力移动的距离为物体上升高度的2 倍，物体B下降了 40cm，则 A 移动的距离为S2h240cm80cm=0.8m
24、故 A 错误；B物体 B 重 30N，动滑轮重10N，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则拉动A 的力的大小为F 1 (GBG动 )1 (30N 10N) 20N22绳子拉力对物体A 做的功为WF S20N 0.8m 16J故 B 错误；C物体 A 在水平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为fF 20N故 C 错误；D用一水平向左的力F 拉动物体A，则 A 在水平方向上受到三个力的作用：向左的拉力F、向右的物体B 的拉力和向右的摩擦力，物体B 匀速上升，物体A 也匀速移动，这时物体 A 受到平衡力，则拉力为FfF 20N20N=4
25、0N故 D 正确。故选 D。20 体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A 匀速提升1m ，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g 取10N/kg ），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：动滑轮重为200N此过程中，工人对绳的拉力做功1000J重物匀速上升过程中，它的机械能增大若增大重物A 的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）A只有正确B只有正确C只有正确D都正确【答案】C【解析】【分析】【详解】由题意物体所受的重力G物m物 g80kg10N/kg=800N物体上升的高度h1m ，此时滑轮组做的有用功为W有 =
26、G物h800N1m800J根据机械效率公式= W有100%=80% 有，总功为W总W有800JW总 =1000J而 W总 = W有W额 有W额 =W总W有 =1000J800J=200J又因为 W额 =G动 h 可得W额200J 200NG动 =h1m均正确。机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，正确。若要滑轮组的机械效率达到90% ，由效率公式有=W有m物 ghW总100%190%(m物 g m动g) 3h3化解可得当 m物 =9m动 时，滑轮组的效率能到达90% ，则若增大重物A 的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，错误。故选 C。