2020-2021中考物理 滑轮组的省力问题 培优易错试卷练习(含答案)附详细答案

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η与物重G 物的关系，改变G 物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η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η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5N
C ．当 G 物=15N 时，滑轮组机械效率为η=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率η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η=80%，则
80%G h Fs
η==物
且有
nF G G =+物动
s nh =
代入可得
12N
80%12N G G G G ==++物物动动
故滑轮组动滑轮的重力为
3N G =动
故B 错误；
C ．当 G 物=15N 时，滑轮组机械效率为
15N
83%15N 3N
G G G η=
==++物物动
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 2F G G ''=
+=+=动
物
拉力做的总功
10N 2m 20J W F s '='=⨯=总
3．如图所示，用滑轮组提重力为140N 的物体，当拉力为50N 时，物体对地面的压力刚好为0N 。

若重物与地面的接触面积S =2×10-2m 2，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 。

【答案】90 1.5×103 【解析】 【分析】 【详解】
[1][2]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
F 1=
1
3
(G +G 动) 动滑轮的重力
G 动=3F 1-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
F 2=3F -
G 动=3×40N-10N=110N
地面对物体的支持力
F 支=
G -F 2=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
p =
-22
30N
210m
F S =⨯压=1.5×103Pa
4．如图所示，用滑轮组将重120N 的物体匀速提升2m ，拉力为50N ，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，动滑轮重为_____N ，额外功为_____，滑轮组的机械效率为_____。

【答案】30 60 80% 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由图知，n ＝3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，拉力
F ＝
1
3
（G +G 动） 则动滑轮的重力
G 动＝3F ﹣G ＝3×50N ﹣120N ＝30N
[2]拉力做的有用功
W 有用＝Gh ＝120N×2m ＝240J
拉力端移动的距离
s ＝3h ＝3×2m ＝6m
拉力做的总功
W 总＝Fs ＝50N×6m ＝300J
额外功
W 额＝W 总- W 有用＝300J-240J=60J
[3]滑轮组的机械效率
η＝
240J
300J
W W =
有用总=80%
5．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。

则：
（1）若某次运送建材的质量为40kg ，滑轮组的机械效率是_______。

动滑轮的重力是_______N 。

（2）若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升12m ，作用在绳上的拉力为500N 时，拉力的功率是_______W ，运送建材的重力是_______N ，此时的机械效率是_______。

【答案】50% 400 200 600 60%. 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]建材质量为40kg ，其重力为
=40kg 10N/kg=400N G mg =⨯
由图乙得，当建材重力为400N 时，滑轮组机械效率为50%。

[2]此时机械效率
400
=
==50%400+G G G G η+动动
解得G 动=400N 。

(2)[3]滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m ，则绳子段移动的距离为24m ，拉力功率
500N 24m ==200W 60s
W Fs P t t ⨯=
= [4]滑轮组省一半的力，所以
+=2G G F 动材
解得=600N G 材。

[5]此时的机械效率为
600
=
=
=60%600+400
G G G η+材动
材
6．如图所示，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
3
f=
1
3
×60N=20N；
[2]绳子自由端移动的速度为：
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s；
则拉力F的功率为：
P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W。

7．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=2 5m=10m
拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J
拉力做的功为60J。

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η。

【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能做的功，为
720N 2J m 170W G h ==⨯=物有
(2)动滑轮与2股绳子接触，故n =2，拉力F 所做的总功为
2400N 1800J m W Fs nFh ===⨯⨯=总
(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为
800J
160W 5s
W P t =
==总 (4)该装置提升货物时的机械效率为
720J
100%90%800J
W W η=
⨯=
=有总
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．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 =2⨯0.2m/s=0.4m/s
绳重与摩擦不计，则拉力
F =
1
2
(G 物+G 动) 即
60N=
1
2
(100N+G 动) 解得G 动=20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力
F ′=12
⨯(200N+20N)=110N
拉力功率为
P =F ′v =110N ⨯0.4m/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．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg ，绳子能承受的最大拉力为1200N ，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g 取10N/kg ，则至少需要吊运的次数是（ ）
A ．9次
B ．10次
C ．11次
D ．12次
【答案】D 【解析】 【详解】
由题意及图知吊起重物的绳子股数为n =4，最大拉力1200F N =，一次能吊起的大米重力为：
14412004800G F N N ==⨯=，
一次能吊起的大米质量为：
14800N 480kg 10N/kg
G m g =
==， 因为每袋大米的质量是50kg ，故一次能吊起的大米袋数为：
1480kg
9.650kg /n =
=袋袋，
由题意知一次能吊起9袋大米，即
19n =，
则至少需要吊运的次数是：
/10011.19n =
=袋
次袋次
，
至少需要吊运12次。

故选D 。

11．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（ ）
A ．650N
B ．700N
C ．750N
D ．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：
F 1=
1
3
（G +G 动）， 由此可得动滑轮重：
G 动=3F 1-G =3×350N-900N=150N ，
当提起2100N 物体时，人的拉力：
F 2=
13（G 1+G 动）=1
3
×（2100N+150N ）=750N ． 故选C ．
12．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∶3
B ．甲、乙的机械效率之比是1∶1
C ．甲、乙拉力的功率之比是3∶2
D ．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
()1
F G G n =
+物
轮 由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以绳端的拉力分别为
()1
2
F G G +甲
物轮 ()1
3F G G =
+乙物
轮 则甲乙拉力之比
()()1
=323
21F F G G G G =
++甲乙轮轮物物∶∶∶ 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=2v v 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
32
:1:123
F v P P F v ⨯=
==⨯甲甲乙乙乙甲 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h
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W W η=有
总
可得两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比
1::=1ηη甲乙
故B 正确。

故选B 。

13．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6N
B ．在1s 内拉力F 做功1.2J
C ．在1s 内拉力F 的功率是0.4W
D ．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′=vt =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
1.2J 1.2W 1s
W P t =
== 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
3
f
F =
所以
f=6N
故D错误。

故选B。

14．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500N B．工人拉绳的速度为2.4m/s
C．工人做功的功率为400W D．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=500N×1.6m/s=800W，由于有摩擦和绳子自身的重量，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D．
15．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）/3×3h=（G物+G轮）h
W乙=F乙s乙=（G物+G轮）/2×2h=（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η=W有用/W总，∴滑轮组的机械效率相同，故D正确；
故答案为D。

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
A．10牛，4米/秒B．2.5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:
2×2m/s=4m/s
此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为:
F=2G=2×5N=10N
故选A．
17．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2m B．拉力F的功率为20W
C．物体A与桌面间的滑动摩擦力为40N D．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
h B=1m
2
=0.5m，
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
2
G B=
1
2
×40N=20N，
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=20N．A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：
F =f +
1
2
G B =20N+20N=40N ， 拉力F 的功率为：
P =
40N 1m 2s
W Fs t t ⨯===20W ， 故B 正确，C 错误；
D ．绳子拉力对物体B 所做的功为：
W =G B h B =40N×0.5m=20J ，
D 错误．
18．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
D ．增大提升高度，机械效率都会变大
【答案】C 【解析】 【详解】
A ．若物体升高高度为h ，则拉力移动的距离为2s h =甲，2s h =乙，则s s =甲乙。

故A 错误；
B ．甲中：2=+F G G 甲动，乙中：2=F G G +乙动，所以=F F 甲乙。

故B 错误；
C ．甲中：=W G h 甲额动，乙中：=W G h 乙额动，所以=W W 甲额乙额。

故C 正确；
D ．机械效率公式：
=
=W Gh Gh G
W Fs Fnh nF
η==有总， 所以机械效率跟物体升高的高度无关。

故D 错误。

19．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】
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。

20．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 。