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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 质量是 6kg 的物体 A 放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s 的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（ g 取 10N/kg ）（）A作用在绳端的拉力F 为 6NB在 1s 内拉力 F 做功 1.2JC在 1s 内拉力 F 的功率是0.4WD水平桌面对物体A 的摩擦力是2N【答案】 B【解析】【分析】【详解】A绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F 为2N故 A 错误；B根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A 在 1s 内通过的距离为s=v
2、t=0.2m/s 1s=0.2m绳子自由端移动的距离为s=3s =3 0.2m=0.6m在 1s 内拉力 F 做功为W=Fs=2N 0.6m=1.2J故 B 正确；C在 1s 内拉力 F 的功率为W1.2JP1.2Wt1s故 C 错误；D由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则Ff3所以f=6N故 D 错误。故选 B。2 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与滑轮的摩檫，_装置更省力（选填“甲”或“乙”）。甲装置的机械效率_乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若
3、钩码总重100N，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为_m ，滑轮组的机械效率为 _。【答案】甲等于283. 3%【解析】【详解】1 不计摩擦，拉力F=1 （G 物+G 轮 ）， n 甲=3 ，n 乙 =2，绳子受的拉力：nF 甲=1 （G 物 +G 轮），3F 乙 =1 （ G 物 +G 轮 ），2F 甲F 乙，甲更省力；2 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，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据=W有用甲可知，滑轮组的机械效率相同，即：W总=乙；3 如甲图，泥桶由3 股绳子承担，则n
4、=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度为：11h=s=6m=2m ；3 34 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：=W有用 =W有用=GhGh=GG=100N100% 83.3% W总W有用 W额G动 hG动100N 20N。3 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
5、 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。4 如图所示的滑轮组（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。5 如图所
6、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。6 小红利用弹簧测力计、钩码来
7、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) 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
8、不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。7 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
9、衡：F 左 =f+F=5N+5N=10N 。8 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F2C滑轮组的机械效率为F1h 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 F2，故 B 错误；C滑轮组的机械效率为W有用GhF1hW总100%3
10、F2hnF2 h故 C 错误；D F1 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。9 用一个动滑轮提起重 100N 的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力 60N。若用此动滑轮将重 200N 的物体以 0.2m/s 速度匀速上升时，拉力功率为 _W。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】 44变大【解析】【详解】1 根据题意可知，物体以 0.2m/s 速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度v=20.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计，则拉力1F=(G 物
11、 +G 动 )2即160N=(100N+ G 动 )2解得 G 动 =20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力1F =(200N+20N)=110N2拉力功率为P=F v=110N0.4m/s=44W拉力功率为44W 。2 较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。10 工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一 段距离 F1、 F2 始终沿竖直方向；图甲中 BO=2AO，图乙中动滑轮重为 50N，重物上升速度 为 0.02m/s 不计杠杆
12、重、绳重和摩擦 ,则下列说法正确的是 ( )A甲方式 F1 由 150N 逐渐变大B乙方式 F2 的功率为3WC甲乙两种方式都省一半的力D乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%【答案】 D【解析】【详解】A由图知道，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力F1 的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值是：L1OB2L2OA1所以，动力F1 的大小始终不变，故A 错误；BC由于在甲图中， OB=2OA，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦及杠杆自重，所以，由杠杆平衡条件知道，动力为阻力的一半，即F11 G1400N 200N22由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n=3，不计绳
13、重和摩擦，则F21G G动1500N+50N150N ，22即乙中不是省力一半；所以，绳子的自由端的速度是：v 绳 =0.02m/s 3=0.06m/s，故乙方式F2 的功率是：P=F2 v 绳 =150N0.06m/s=9W，故 BC错误；D不计绳重和摩擦，乙方式中滑轮组的机械效率是：W有用100%=Gh400N88.9%W总100%=100%Gh G轮 h400N 50N故 D 正确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
14、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 3v 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
15、。故选 B。12 如图，工人要将一块重900N 的建材运到10m 高处，装置中每个滑轮重100N ，建材上升的速度是0.8m/s 。在施工过程中，下列说法正确的是（）A工人的拉力为500NB工人拉绳的速度为2.4m/sC工人做功的功率为400WD工人做功的机械效率小于90%【答案】D【解析】【分析】【详解】由两根绳子承担物重，动滑轮和建材总重为1000N，由于有摩擦和绳子自身的重量，所以工人的拉力应大于500N，故A 错；工人拉绳的速度应是物体上升速度的2 倍为1.6m/s ，故 B 错；若部考虑绳重和摩擦，工人做功的功率为P=Fv绳 =500N1.6m/s=800W ，由于有摩擦和绳子自身的
16、重量，所以工人做功的功率应大于800W ，故C 错；对物体做的有用功为W 有=Gh=900N 10m=9000J，而拉力做的总功应大于1000J，所以工人做功的机械效率小于90%，故 D 正确；应选D13 如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规格相同，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
17、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=（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
18、 D 正确；故答案为 D。14 建筑工地上需要将6 块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1 块，第二次运2 块，第三次运3 块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F1、 F2、 F3 ，拉力做的功为 W1、 W2 、W3，有用功率为P1、 P2 、P3，机械效率为1、 2、 3，则（）A F +F =FB W+W=W3C +=D P +P =P12312123123【答案】 D【解析】【分析】由图可知，作用在动滑轮上绳子为股；绳重，摩擦不计时，用 1 (G+G动 ) 分析n1 2 3之间关系；再依= W有=
19、 GhG。通过计算特殊值，判断等式是否成立。F ,F ,FW总G总 hG+G动【详解】A由题意得11）；(G+G动 )=（G+G动F2n1(2G+G动 )=1F （ 2G+G动）；n2 F 11）=1）F(G+G动 )+（2(3G+2G动G+G动22211）(3G+G动 )=（3G+G动n2因为1 (3G +2 G动 ) 1 (3G +G动）2 2所以(F1 +F2 )F3故不符合题意；由于物体升高均为h；W W F h F h (F +F )hW3=F3h；因为 (F F )F所以(W1+W2 )W3故 B 不合符题意；C 依= W有= GhG，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即W
20、总G总hG+G动1 2 3 ，故 C 不合符题意；D由 W 有=Gh， P= Gh 可知tP1+P2Gh2Gh3Ght+；ttP33Ght所以 P1+P2=P3，故 D 符合题意。故选 D。【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。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s2h ， s2h ，则 ss。故 A 错甲
21、乙甲乙误；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： 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FsFnh nF所以机械效率跟物体升高的高度无关。故D错误。16 关于图中的简单机械，说法正确的是（）A图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂，所以是省力杠杆；B图乙中旗杆顶端装有动滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向；C利用图丙中的滑轮组提升重物，省功但费距离；D利用图丁中的滑轮组提升重物，省力又能改变力方向。【答案】 D【解析】【详解】
22、A剪铁片剪刀使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A 错误；B图乙中旗杆顶端装有定滑轮，利用它来升国旗，可以改变力的方向，故B 错误；C使用任何机械都不省功，故C 错误；D利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向，使用方便，故D 正确。17 小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦, 针对这一现象，小明得出了4 个结论： F1做的功等于 F2 做的功； 甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率； 使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力； F1 做功的功率等于 F2 做功的功率；其中正确的为（）A 、 、 B 、 、
23、C 、 、 D 、 、 、 【答案】 D【解析】【分析】【详解】在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于W总Fs = GG动h故 F1 做的功等于 F2 做的功，正确；在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为W有用GhGW总GG动hGG动即机械效率相等，故正确；甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为F11GG动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为F21 GG动3所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；两次拉力做的功，用时也相等，根据PW1做功的功率等于2做功的功率，t知， FF正确；故选 D。18 如图，小华用滑轮组匀速
24、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） =750N33故选 C19 如图所示，在水平地面上，木箱重600N ，受到的摩擦力为300N，用力
25、 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 1m【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F1f1300N 150N22故 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。20 如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（）A甲、乙的拉力之比是2 3B甲、乙的机械效率之比是1 1C甲、乙拉力的功率之比
26、是3 2D甲、乙绳的自由端速度之比是1 1【答案】 B【解析】【分析】【详解】A不计绳重及摩擦，拉力F 1 G物 G轮 n由图知， n 甲=2， n 乙=3，所以绳端的拉力分别为1F甲G物G轮1F乙G物G轮则甲乙拉力之比1G物G轮1F甲F乙G物G轮 =3 223故 A 错误；D将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n 甲=2， n 乙 =3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为v 甲 =2vv 乙 =3v所以，甲、乙绳的自由端速度之比v 甲 v 乙 =2v 3v=2 3故 D 错误；C由 P Fv 可得，甲、乙拉力的功率之比甲乙F甲v甲32P: PF乙v乙21:13故 C 错误；B不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W 额 =G 轮 h、 W 有=G 物 hW有可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由可得W总两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比甲 : 乙 =1: 1故 B 正确。故选 B。