2020-2021成都中考物理綜合題專練∶滑輪組的力問題

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1.如圖所示，甲滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為 m,乙滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為 0.5m,用甲、 乙滑輪組分別使重力均為 G的重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度 h,繩子自由端的拉力 分別為Fi、F2。不計繩重和摩擦， 則下列判斷正確的是()甲 乙A.拉力Fi小于F2B.拉力Fi的功率小于F2的功率C.拉力F1做的功小于拉力 F2做的功D.甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.由圖知，圖甲、圖乙滑輪組， n=3,因為不計繩重和滑輪軸處摩擦，所以Fi= (G+G 甲尸 1 (G+mg), F2=1 (G+G 乙尸 1 (G+0.5mg)33

2、33故Fi F2,故A錯誤；BC.重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h,則拉力移動距離 s相同，拉力做功Wi= Fis, W2=F2s故Wi W2,因為做功時間相同，所以拉力Fi的功率大于F2的功率，故BC錯誤；D,甲滑輪組和乙滑輪組做的有用功相同，6甲 G乙，則甲滑輪組做的額外功多，故甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率，故D正確。故選D。2.如圖所示，用滑輪組將重i20N的物體勻速提升2m,拉力為50N,不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，動滑輪重為 N,額外功為 ,滑輪組的機(jī)械效率為 ?！敬鸢浮?0 60 80%【解析】【分析】【詳解】1由圖知，n=3,不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，拉力.F

3、= （G+G 動）3則動滑輪的重力2拉力做的有用功拉力端移動的距離拉力做的總功額外功3滑輪組的機(jī)械效率G 動=3F G= 3X50NF 120N=30NW 有用=Gh= 120NX 2m= 240Js=3h=3X 2rm 6m亞總=5 50NX 6m= 300JW 額=W 總-W 有用=300J-240J=60JWT用片W巧心、240J300J=80%.工人用圖甲所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定，滑輪組的機(jī)械效率隨建材重力變化的圖像如圖乙所示，滑輪和繩的摩擦力及繩重忽略不計。則：(1)若某次運送建材的質(zhì)量為40kg,滑輪組的機(jī)械效率是 。動滑輪的重力是No(2)若工人在1min內(nèi)將建材

4、勻速豎直向上提升12m ,作用在繩上的拉力為500N時，拉力的功率是 W,運送建材的重力是 N,此時的機(jī)械效率是 ?！敬鸢浮?0% 400 200 600 60%.【解析】【分析】【詳解】1建材質(zhì)量為40kg,其重力為由圖乙得，當(dāng)建材重力為2此時機(jī)械效率G mg =40kg 10N/kg=400N400N時，滑輪組機(jī)械效率為50%。400400+G 動=50%解得G動=400N o(2)3滑輪組由一個動滑輪和一個定滑輪組成，與動滑輪相連的繩子有兩段，則該滑輪組可 以省一半的力，建材向上提升了12m,則繩子段移動的距離為 24m,拉力功率p W Fg = 500N 24m=200Wt t 60s

5、4滑輪組省一半的力，所以G才+G動=2F解得G材=600N。5此時的機(jī)械效率為600=60%G 材 G 動 600+400.在水平桌面上放一個重 300N的物體，物體與桌面間的摩擦力為 60N,如圖所示，若不 考慮繩子重力和輪與軸之間的摩擦，使物體以0.1m/s的速度勻速移動時，水平拉力的大小為 N,拉力做功的功率為 W【答案】20 6【解析】【詳解】因為物體在水平桌面上勻速運動，所以物體受的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等, 即F 拉 f 60N從圖可知，此滑輪組有三股繩子承擔(dān)對物體的拉力，不考慮繩的重力和繩的摩擦，繩子自 由端的水平拉力為11F F 60N=20N33水平拉力的功率FgF

6、v20N 3 0.1m/g=6W.如圖所示的滑輪組，拉一重 100N的物體M在水平地面上做勻速直線運動，如果拉力F=20N,繩子拉出了 6m,則物體受到的摩擦力為N,物體前進(jìn)了m,彈簧測力No (不計滑輪重、繩重和摩擦)O板間小W計的示數(shù)為【答案】60 2 40【解析】【詳解】1由圖可知：滑輪組上繩子的有效股數(shù)n=3,所以物體 M與地面間的摩擦力f=nF=3 X 20N=60N物體受到的摩擦力為 60N。2物體移動的距離11 ,% 二 =- 6m=2m33物體前進(jìn)了 2m。3彈簧測力計與定滑輪相連，定滑輪上有兩股繩子，因此彈簧測力計的示數(shù)為F彈= 2F=20NX 2=40N彈簧測力計的示數(shù)為

7、40N。.小李用如圖所示的裝置提升貨物。已知貨物重G物=720N,在t=5s內(nèi)貨物被勻速豎直提升了 h=1m,小李始終靜止在地面上，并且對繩子自由端的拉力 F=400 N且豎直向下。求在此過程中：(1)動滑輪對貨物做的有用功；(2)拉力F所做的總功；(3)拉力F做功的功率；(4)使用該裝置提升貨物時的機(jī)械效率中【答案】(1)720J; (2)800J; (3)160W; (4)90%【解析】【分析】【詳解】(1)動滑輪對貨物做的有用功就是貨物上升克服重力勢能做的功，為W有 G物 h 720N 1m 720JF所做的總功為2 400N 1m 800J(2)動滑輪與2股繩子接觸，故 n=2,拉力W

8、總Fs nFh(3)由功率公式，可知拉力F做功的功率為800J160W 5s(4)該裝置提升貨物時的機(jī)械效率為W720J800J-100% 90%答：(1)動滑輪對貨物做的有用功為720J；(2)拉力F所做的總功為800J;拉力F做功的功率為160W;(4)使用該裝置提升貨物時的機(jī)械效率為90%。. 一名質(zhì)量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學(xué)生站在水平地面上，要用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升 1m。( g=10N/kg)求：(1)他站在地面上時對地面的壓強(qiáng)多大?(2)畫出滑輪組的繞線方式。75%,拉力的功率多大?(3)若勻速提升過程中滑輪組的機(jī)械效率是；(3)40W【

9、解析】【分析】【詳解】(1)站在地面上時，對地面的壓力大小等于自身重力，則對地面的壓強(qiáng)為p GA mg 55kg 嗎他 13750PaS S 0.04m2(2)因為重物運動方向向上，人在地面上通過上方定滑輪改變力的方向，拉力方向向下, 股繩子與動滑輪接觸以省力，故滑輪組的繞線方式如圖所示：(3)有用功為克服重物重力勢能做的功，為拉力做的總功為拉力的功率與所用時間的乘積，為W總Pt滑輪組的機(jī)械效率為WW心、100%可知Pt則P Q 600N 1m 40Wt 20s 0.75答：(1)他站在地面上時對地面的壓強(qiáng)是13750Pa；(2)滑輪組的繞線方式見解析；(3)拉力的功率是40W。.用如圖所示的

10、滑輪組吊裝 100袋大米，每袋大米的質(zhì)量是 50kg,繩子能承受的最大拉 力為1200N,不計滑輪以及繩重，不計輪、軸間摩擦，g取10N/kg ,則至少需要吊運的次數(shù)是()9次【答案】D10 次11 次12 次【解析】【詳解】由題意及圖知吊起重物的繩子股數(shù)為n=4,最大拉力F 1200N , 一次能吊起的大米重力為：G1 4F4 1200N 4800N ,一次能吊起的大米質(zhì)量為:Gmi-g竺蟹480kg, 10N/kg因為每袋大米的質(zhì)量是 50kg,故一次能吊起的大米袋數(shù)為:ni由題意知一次能吊起 9袋大米，即則至少需要吊運的次數(shù)是：n至少需要吊運12次。故選Do480kg50kg / 袋10

11、0袋9袋/次9.6袋，11.1 次,.用一個動滑輪將重為 8N的物體勻速提高1m,所用豎直向上的拉力為 5N,則動滑輪的 機(jī)械效率為 %;用此動滑輪將重為 18N物體也提高1m時，所做的總功是 Jo （不計繩重和摩擦） 【答案】80 20【解析】 【分析】使用動滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,繩子末端移動的距離 s=2h,有用功就是將物體提升對物體做的功（W有 Gh）,拉力F做的功為總功（W總 FS）,再利用機(jī)械效率的 公式求出動滑輪的機(jī)械效率；根據(jù)W總 W有 W額求出額外功，不計繩重和摩擦，使用動滑輪做的額外功就是提升動滑輪做的功W額 G輪h ,知道提升的高度，可以求出動滑輪一一一 1重；再

12、利用F 1G輪 G物 求拉力大小，知道 s=2h,利用功的公式求拉力做的功（總 n功）大小，根據(jù) W Gh求出有用功，利用效率公式求出此時滑輪組的機(jī)械效率。 【詳解】1使用動滑輪時，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2,物體被提升的高度 h=1m,拉力移動距離s nh 2 1m 2m有用功為W有 Gh 8N 1m 8J拉力做的總功為W總 Fs 5N 2m 10J滑輪組的機(jī)械效率W8J 100%100% 80%W總10J2根據(jù)W總W有W額可知，額外功為W額 W總 W有 10J 8J 2J不計繩重和摩擦，根據(jù) W額G輪h可知，動滑輪的重力2J1m2N1 -G 動 G 物2N 18N 10N2不計繩重和摩擦，則

13、有F拉力做的總功W總 F s 10N 2m 20J10.工人師傅利用如圖所示的兩種方式，將重均為400N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段距離.F1、F2始終沿豎直方向；圖甲中 BO=2AO,圖乙中動滑輪重為 50N,重物上升速 度為0.02m/s .不計杠桿重、繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）A.甲方式F1由150N逐漸變大C.甲乙兩種方式都省一半的力【答案】D【解析】【詳解】B.乙方式F2的功率為3WD.乙方式中滑輪組的機(jī)械效率約為88.9%A.由圖知道，重力即阻力的方向是豎直向下的，動力 重物的過程中，動力臂和阻力臂的比值是：F1的方向也是豎直向下的，在提升L1 OBL2 OA所以，動力

14、F1的大小始終不變，故 A錯誤；BC.由于在甲圖中，OB=2OA,即動力臂為阻力臂的2倍，由于不計摩擦及杠桿自重，所以，由杠桿平衡條件知道，動力為阻力的一半，即 TOC o 1-5 h z -1F1G 400N 200N HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 2由圖乙知道，承擔(dān)物重是繩子的段數(shù)是n=3,不計繩重和摩擦，則_ _1F2 - G G動500N+50N150N , HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 2即乙中不是省力一半；所以，繩子的自由端的速度是：v 繩=0.02m/s x 3=0.0

15、6m/故乙方式F2的功率是：P=F2 v 繩=150NX 0.06m/s=9W,故BC錯誤；D.不計繩重和摩擦，乙方式中滑輪組的機(jī)械效率是：Wfe 用Gh400N100%= 100%=100% 88.9%WGh G 輪 h400N 50N故D正確.11.如圖所示兩個物體 A和B,質(zhì)量分別為 M和m （已知Mm ,用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止在水平地面上.若滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計且滑輪質(zhì)量不計，則（）M Aa.天花板對滑輪的拉力大小為（ M+m gB.繩子對物體 A的拉力為（M-m gC.地面又中物體A的支持力為MgD.繩子對天花板的拉力為 2mg【答案】D【解析】【詳解】B.由圖可知該滑輪

16、為定滑輪，因物體 B靜止，則滑輪兩側(cè)每股繩子上的拉力都等于物體B的重力mg,所以繩子對物體 A的拉力為mg,故B錯誤；A.滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計且滑輪質(zhì)量不計，該滑輪受到天花板對它向上的拉力和兩 股繩子向下的拉力，所以由力的平衡條件可知，天花板對滑輪的拉力大小為2mg,故A錯誤；D.根據(jù)相互作用力可知，滑輪對天花板的拉力大小也為2mg,即繩子對天花板的拉力為2mg,故D正確；C.物體A受三個力的共同作用，向下的重力 G Mg、繩子向上的拉力 F=mg和地面對物 體A向上的支持力N;由于物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以物體 A所受的三個力的合力為 0, 所以，地面對物體 A的支持力的大小為N G F

17、Mg mg (M m) g 故C錯誤。故選D。.用一動滑輪將重物勻速提升 2 m,人對繩子的自由端所用力是40 N,不計滑輪重和摩擦，則物重和提升重物所做的功分別是A. 80N, 80JB. 80N, 160J C. 40N, 160J D. 40N, 80J【答案】B【解析】【分析】【詳解】動滑輪省一半力，多費一倍的距離，所以物體的重為：G 2F 2 40N 80N ;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W Fs 40N 4m 160J. 故選B.如圖，工人要將一塊重 900N的建材運到10m高處，裝置中每個滑輪重 100N,建材上 升的速度是0.8m/s。在施工過程中，

18、下列說法正確的是()A.工人的拉力為 500NB.工人拉繩的速度為 2.4m/sC.工人做功的功率為 400WD.工人做功的機(jī)械效率小于90%【答案】D【解析】【分析】 【詳解】由兩根繩子承擔(dān)物重，動滑輪和建材總重為1000N,由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人的拉力應(yīng)大于 500N,故A錯；工人拉繩的速度應(yīng)是物體上升速度的2倍為1.6m/s,故B錯；若部考慮繩重和摩擦，工人做功的功率為P=Fv繩=500NX1.6m/s=800W,由于有摩擦和繩子自身的重量，所以工人做功的功率應(yīng)大于800W,故C錯；對物體做的有用功為W a=Gh=900NX 10m=9000J,而拉力做的總功應(yīng)大于 100

19、0J,所以工人做功的機(jī)械效率小于 90%,故D正確；應(yīng)選 D.物體做勻速直線運動，拉力 F=60N,不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，則物體受到 的摩擦力是（）A. 60NB. 120NC. 20ND. 180N【答案】D【解析】【分析】1分析滑輪組的動滑輪繞繩子的段數(shù)，不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，根據(jù)F - f得n到物體受到的摩擦力?！驹斀狻坑蓤D可知，動滑輪上的繩子段數(shù)為3,不計滑輪間的摩擦和動滑輪的自重，則物體受到的摩擦力f 3F 3 60N 180N故選Do【點睛】本題考查滑輪組的特點，解決本題的關(guān)鍵要明確纏繞在動滑輪上的繩子的段數(shù)。15.建筑工地上需要將 6塊相同的磚從地面運送到樓頂

20、，工人師傅利用如圖所示的裝置分 三次運送，第一次運 1塊，第二次運2塊，第三次運3塊。每次運送時，醇都以相同的速度勻速上升相同高度，繩重及摩擦均忽略不計。這三次拉力依次為F1、F2、F3,拉力做的功為 W1、W2、W3,有用功率為 P1、P2、P3,機(jī)械效率為 理、徉、色則（）A, F1 + F2=F3B, W1+W2=W3C 印+邛=印D, P1 + P2=P3【答案】D【解析】【分析】，rr ，工一、- E1-由圖可知，作用在動滑輪上繩子為2股；繩重，摩擦不計時，用 F =（G+G動）分析nW Gh G 一、F1,F2,F3之間關(guān)系；再依 = 。通過計算特殊值，判斷等式是否成立。W息G總h

21、 G+G動【詳解】A.由題意得 TOC o 1-5 h z 11” HYPERLINK l bookmark201 o Current Document Fi = （G+G 動尸（G+G動）；n21 一一 1一一、F2 = （2G+G動）=（2G+G動）; HYPERLINK l bookmark193 o Current Document n21 _1 一一、 1 一一、Fi + F2 =萬（G+G 動）+5（2G+G 動）=5（3G+2G 動）11 . HYPERLINK l bookmark203 o Current Document F 3= （3G+G動）=（3G+G動）n2因為1、

22、（3G+2 G動）一（3G+G動） HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 2所以（F1+F2）F3故A不符合題意；B .由于物體升高均為 h;W1 +w2=F1h+F2 h= （Fi +F2 ）hW3=F3h；因為（F1 + F2） F3所以（W1+W2）W3故B不合符題意；物重越大，機(jī)械效率越大，即定時,W Gh G 、/ c.依=，說W總G總h G+G動1 2 3 ,故C不合符題意；Gh 一，D,由Wa=Gh, P=包可知 tGh 2Gh一 + t t3GhT ；P33Ght所以P1+P2=P3,故D符合題意。故選Do【點睛】一個不加條件成立

23、等式，可以用某種情況時不成立來判斷它不成立。16.用下列方法勻速提升同一重物，若不計繩子、滑輪的重力及摩擦，其中最省力的是 ( )R+B【解析】 【分析】 【詳解】不計繩子、滑輪的重力及摩擦，提起的是同一物體G;A.此圖是動滑輪，由動滑輪及其工作特點可知，省一半的力，即B.此圖是定滑輪，由定滑輪及其工作特點可知，不省力，即 F _，一一 1 八C.此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子有3股，則F G ；3，一 1 八D.此圖是滑輪組，繞在動滑輪上的繩子有2股，則F -Go2由以上可知：在不計繩子、滑輪的重力及摩擦的情況下最省力的是 故選Co17.如圖所示，在粗糙水平地面上，用 10N的力F沿水平方

24、向拉滑輪（不計滑輪重力）木 板B靜止，木塊 A在粗糙木板B上水平向左做勻速直線運動，5s內(nèi)木塊A移動了 0.5m,滑輪組的機(jī)械效率為 80%?下列說法正確的是（）A.木塊A受到的摩擦力為5NB.地面對木板 B的摩擦力為4NC. 5s內(nèi)繩子拉力對木板 B做的功為2JD.拉力F的功率為0.5W【答案】D【解析】【分析】【詳解】W F繩 2sA.滑輪組的機(jī)械效率為 80%,根據(jù)公式 =可算出繩子上的力為W息F拉slF拉 80% 10N 80% 一F 繩=4N22木塊A在粗糙木板B上水平向左做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，摩擦力等于繩子上的 力，為4N, A錯誤；B.木板B靜止，受力平衡，對其受力分析，

25、受到繩子的拉力為5N,方向向右，還受到木塊A的摩擦力為4N,方向向左，因此地面給木板B的摩擦力大小為iN,方向向左，B錯誤；5s內(nèi)木板B靜止，繩子拉力對木板 B做的功為0J, C錯誤；5s內(nèi)木塊A移動了 0.5m,則拉力拉著滑輪移動了0.25m,拉力F的功率為 W Fs i0N 0.25m 八，P 0.5Wt t 5sD正確。故選D。18.如圖甲所示，重為 160N的物體在大小為 20N,水平向左的拉力 Fi作用下，沿水平地面以3m/s的速度做勻速直線運動。如圖乙所示，保持拉力Fi不變，用水平向右的拉力F2,拉物體勻速向右運動了 1m,若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）日乙A.物體向

26、左運動時，拉力 Fi的功率Pi=60WB.物體與地面之間的摩擦力 f=20NC.物體向右運動時，拉力 F2=40ND.物體向右運動時，拉力 F2所做的功 W2=80J【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受到的拉力的段數(shù)n為2,物體以3m/s的速度做勻速直線運動，在拉力作用下繩子末端的速度為v 2V物 2 3m/s 6m/s則物體向左運動時，由 P W Fs Fv可得拉力Fi的功率 t tR Fiv 20N 6m/s 120W故A錯誤；B.圖甲中物體做勻速直線運動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，而繩子承擔(dān)力的 段數(shù)n為2,所以物體與地面之間的摩擦力f 2Fi 2 20N40N故B錯誤；C.物體向右運動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左