2020-2021物理一模试题分类汇编——滑轮组的省力问题综合含答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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（ ） A ．

1F G =

B ．

21

3

F G

= C ．

312

F G =

D ．

412

F G =

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由图像可知l 1=l 2，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得F 1=G ，故正确，不符合题意；

B ．由图像可知滑轮组n =3，则21

3

F G =，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32F G =，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41

2

F G =，故正确，不符合题意。 故选C 。

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0.1f G =，水平拉力F 为_____N ，在2s 内物体移动的距离为_____m 。

【答案】1 0.2 【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

0.10.130N 3N f G ==⨯=

不计绳重及摩擦，则水平拉力：

11

3N 1N 3

F f n =

=⨯= [2]物体的速度：

11

0.3m /s 0.1m /s 3

v v n ==⨯=绳物

由s

v t

=

得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==⨯=物物

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】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 Gh =有），拉力F 做的功为总功（W Fs =总），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W W W =+总有额求出额外功，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 G h =额轮，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用()1

F G G n =

+轮

物求拉力大小，知道s =2h ，利用功的公式求拉力做的功（总功）大小，根据W Gh =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

21m 2m s nh ==⨯=

有用功为

8N 1m 8J W Gh ==⨯=有

拉力做的总功为

5N 2m 10J W Fs ==⨯=总

滑轮组的机械效率

8J

100%100%80%10J

W W η=

⨯=⨯=有总 [2]根据W W W =+总有额可知，额外功为

10J 8J 2J W W W =-=-=额总有

不计绳重和摩擦，根据W G h =额轮可知，动滑轮的重力

2J

2N 1m

W G h

=

=

=额动 不计绳重和摩擦，则有

()()1

2N 18N 10N 2

F G G ''=

+=+=动物 拉力做的总功

10N 2m 20J W F s '='=⨯=总

4．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 2 83. 3% 【解析】 【详解】

[1]不计摩擦，拉力F =

1

n

（G 物+G 轮），n 甲=3，n 乙=2，绳子受的拉力： F 甲=

1

3

（G 物+G 轮），

F 乙=

1

2

（G 物+G 轮）， ∴

F 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η=W W 有用总

可知，滑轮组的机械效率相同，即：η甲

=η乙；

[3]如甲图，泥桶由3股绳子承担，则n =3，s =3h ，s =6m ，泥桶上升的高度为：

h =

13s=1

3

⨯6m=2m ； [4]不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：

η=

W W 有用总

=

W W W +有用有用额

=

Gh Gh G h +动=G G G +动=100N

100N 20N

⨯+100%≈83.3%。

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】20 1 【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

1

3

F 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

11

60N 20N 33

F f =

=⨯= [2]物体运动的距离为

3m

1m 33

s s =

==拉物