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1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 一名质量为55kg0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组、双脚与地面接触面积为在 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
2、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%总W可知W总W有G物 hPt则G物 h600N 1mP20s40Wt0.75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。2 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_
3、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 相同时间内，拉力12W可知，拉力 F121F 、 F 做相同的功，根据P=、F 做功时的功率P 等t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、 F2 做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同，h 甲等于 h 乙 3 用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，
4、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】 80 20【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，可以求出动滑轮重；再利用F1 G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，
5、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2Jh2N1m不计绳重和摩擦，则有F1G动G物2N 18N 10N2拉力做的总功W总F s10N2m20J4 用如图所示的滑轮组，将重为 16 N 的物体以 0.2 m/s 的速度匀
6、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 5 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
7、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。【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11Ff60N 20N332 物体运动的距离为s物s拉3m1m33【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。6 如
8、图所示，在水平拉力F 的作用下，重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=_N及其功率P=_W 。【答案】 206【解析】【详解】1 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为 3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：F= 1 f= 1 60N=20N ；332 绳子自由端移动的速度为：v 绳 =3v 物 =30.1m/s=0.3m/s ；则拉力 F 的功率为：P=Fv 绳=20N 0.3m/s=6W 。7 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150N时，滑轮组的机械效率为6
9、0%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重_N。【答案】 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。8 如图所示，用力F1 和 F2 分别匀速提起物体C 时，滑轮 _可以看作等臂杠杆（选填“ A或 “ B）”.若物体C 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力F2 的大小为 _ 牛.【答案】 A25【解析】【详解】1由图可知， A 滑轮是定滑轮，所以滑轮A 是等臂杠杆。2滑轮 B 是动滑轮 ,省一半力 ,所以 F2 的大小为 25N。9(1)如图甲所示，图中的装置相当于一
10、个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“”“明_魔罐 ，当将魔罐 在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；(2)2 图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；(3)3 魔罐
11、在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。10 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
12、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 。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
13、 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 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
14、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1.5 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
15、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100% 求出该滑轮组的机械效W总率。【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
16、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W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J13 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s1，F2 所拉绳端的上升距离为 s2 ，做功为W2，则（）A W2 一定小于W
17、1B 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 F21 G轮F1，故 C 错误， D 正确。3故选 D。14 用一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， 1
18、60JD 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 B15 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
19、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=（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 /
20、W 总， 滑轮组的机械效率相同，故 D 正确；故答案为 D。,A重100N，物体B重40NB恰能匀速下降；当用16 如图 水平桌面上的物体，此时物体一水平向左的力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
21、 上升了1mhB=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f= 1 GB= 1 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
22、；D绳子拉力对物体B 所做的功为：W=GBhB=40N 0.5m=20J，D 错误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； F12）做功的功率等于 F 做功的功率；其中正确的为（A 、 、 B 、 、 D 、 、 、 C 、 、 【答案】【解析】【分析】【详解】D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
23、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F11G G动2乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为1F2GG动所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，正确；W两次拉力做的功，用时也相等，根据Pt知， F1 做功的功率等于F2 做功的功率，正确；故选 D。18 如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力F 为250N（不计绳重和摩擦）。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N 的物体时，人的拉力F 为（）A400NB 450NC
24、 500ND 600N【答案】B【解析】【分析】【详解】由图可知，绳子承担重物的段数n 为3，提升一个重为600N的物体时，拉绳的力F 为250N，根据 F1G动G物求出动滑轮的重力为nG动3FG物3 250N 600N 150N当提升一个重为1200N的物体时，人的拉力为F1G物G动1 1200N 150N 450Nn3综上所述， ACD项不符合题意，B 项符合题意。故选 B。19 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50NB G2=280NC e 处绳子的拉力为140ND
25、 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。20 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
26、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A 端向左移动速度是_m/s 。（ g 取 10N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）4【答案】 1100.04【分析】【详解】120 个坠砣的总重力G=mg=25kg 20 10N/kg=5000N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/st5s