中考物理 滑轮组的省力问题 培优易错试卷练习(含答案)含答案解析

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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
A ．80N ，80J
B ．80N ，160J
C ．40N ，160J
D ．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：2240N 80N G F ==⨯=；由
2m h =得222m 4m s h ==⨯=，提升重物所做的功：40N 4m 160J W Fs ==⨯=． 故选B ．
2．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】10 4 4 【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：
22W Gh Gh G
W FS F h F
η=
=
==有用总
则拉力
16N 10N 2280%
G F η=
==⨯ （2）拉力端移动的速度
v =2v 物=2×0.2m/s=0.4m/s ，
拉力做功功率:
P=Fv =10N×0.4m/s=4W ；
（3）不计绳重及摩擦，拉力
()1
2
F G G =
+动
动滑轮重力：
G动=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N．
3．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=1
3
s=
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
100N20N
⨯
+
100%≈83.3%。

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】306080%
【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．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 =
13f =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 。

6．如图所示的滑轮组，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】60 2 40 【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
11
6m=2m 33
=s s =⨯物绳
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＝2F ＝20N ×2＝40N
弹簧测力计的示数为40N 。

7．如图所示，用F 1的力将物体B 匀速提升h ，若借助滑轮组用F 2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 ．F 1一定大于F 2
C ．滑轮组的机械效率为
12
3F h
h F ⋅ D ．F 2做功的功率比F 1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
123=3
=
G G F G F ++动动
故如果动滑轮很重，则F 1不一定大于F 2，故B 错误； C ．滑轮组的机械效率为
122100%3W F h Gh
W nF h F h
η=
⨯=
=有用总
故C 错误； D ．F 1做功的功率为
11=P F v
F 2做功的功率为
221()n G P v v F F ==+动
可知，F 2做功的功率比F 1做功的功率大，故D 正确。

故选D 。

8．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。

在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（ ）
A ．F 1<F 2，η1>η2
B ．F 1<F 2，η1=η2
C ．F 1>F 2，η1<η2
D ．F 1>F 2，η1=η2
【答案】B 【解析】
【分析】 【详解】
由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为
()()111
3
F G G G G n =
+=+物动物动 ()()111
2
F G G G G n =
+=+物动物动 所以
F 1<F 2
故CD 错误；
绳子末端移动距离与物体上升高度关系
s=nh
滑轮相同，提升重物相同，由
()100%100%100%100%
1W G h G h G W Fs G G G G nh n
η=
⨯=⨯=⨯=⨯++有物物物
总物动
物动 可知
η1=η2
故A 错误，B 正确。

故选B 。

9．某同学用如图所示滑轮组将重为300N 的物体以0.2m/s 的速度匀速向上拉动，拉力为125N （不计绳重及摩擦），则动滑轮重_____N ，5s 内人拉绳子做的功是_____J 。

【答案】75 375 【解析】 【分析】 【详解】
[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n =3。

根据滑轮组受力关系
+G G F n
=
物动
得
300N+
125N 3
动
=
G 解得动75N G =。

[2]绳子末端移动距离
30.2m/s 5s 3m 物===⨯⨯=S nh nv t
5s 内人拉绳子做的功
125N 3m 375J ==⨯=W Fs
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．F 1、F 2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 ．不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )
A ．甲方式 F 1由 150N 逐渐变大
B ．乙方式 F 2的功率为 3W
C ．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F 1 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：
1221
L OB L OA == 所以，动力F 1 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
111
400N 200N 22
F G ==⨯=
由图乙知道，承担物重是绳子的段数是n =3，不计绳重和摩擦，则
()()211
500N+50N 150N 22
F G G =
+=⨯=动， 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F 2 的功率是：
P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/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：
400N
100%=100%=100%88.9%400N 50N
W Gh W Gh G h η=
⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确．
11．如图所示，在水平地面上，木箱重600N ，受到的摩擦力为300N ，用力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100N
B ．拉力F 的大小为200N
C ．绳自由端移动了4m
D ．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
11
300N 150N 22
F f =
=⨯= 故A 、B 错误；
CD ．绳子的自由端移动的距离
222m 4m s s ==⨯=物
故C 正确、D 错误。

故选C 。

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．
13．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。

14．如图，某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。

当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。

他借助该装置提升100N的重物（不计摩擦和装置的自重）。

下列说法正确的是（）
A．可以把A、B简化看成动滑轮
B．人将绳拉过1m时，物体也上升1m
C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为20N
D．利用该装置不能省力，但能改变力的方向
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知道，提升物体时，A的轴固定不动，即属于定滑轮；而B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；
B．由图知道，A、B组成的是滑轮组，且n=5，所以，拉力端移动距离
s=5h
当人将绳拉过1m时，物体上升的高度h=0.2m，故B错误；
C．不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力
111
100N20N 55
F G
==⨯=
故C正确；
D．由以上分析及图示知道，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故D错误。

15．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体Ｍ是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。

当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（）
A．建筑材料P上升的速度为3m/s B．物体M对地面的压力为5000N
C．工人对地面的压力为400N D．建筑材料P的重力为600N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度
v=1
2
v绳=
1
2
×1m/s=0.5m/s
故A错误；
B．定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得
F A′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即
F A= F A′=1000N
根据杠杆的平衡条件F A×OA=F B×OB，且OA:OB=1:2，所以
F B=F A×OA
OB
=1000N×
2
OA
OA
=500N
因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即
F B′=F B=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为
F M支持=
G M− F B′=5000N−500N=4500N
因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力
F M压=F M支持=4500N
C．当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得F+F支=G，则
F支=G−F=700N−300N=400N
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力
F压=F支=400N
故C正确；
D．由图可知n=2，且滑轮组摩擦均不计，由F=1
2
(G+G动)可得，建筑材料P重
G=2F−G动=2×300N−100N=500N
故D错误。

故选C。

16．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 +12
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．
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：①F 1做的功等于F 2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F 1做功的功率等于F 2做功的功率；其中正确的为（ ）
A ．①、②、③
B ．②、③、④
C ．①、③、④
D ．①、②、③、④
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】 ①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 Fs G G h =+总动
故F 1做的功等于F 2做的功，①正确；
②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 Gh G W G G G G h η=
==++有用总动
动 即机械效率相等，故②正确；
③甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为 ()112
F G G =
+动 乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为 ()213
F G G =+动 所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，③正确； ④两次拉力做的功，用时也相等，根据W P t =
知，F 1做功的功率等于F 2做功的功率，④正确；
故选D 。

18．在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面的摩擦力为60N ，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s 匀速移动时，水平拉力F 和其移动速度的大小为（ ）
A ．300N 0.1m/s
B ．150N 0.1m/s
C ．60N 0.2m/s
D ．30N 0.2m/s
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】 由于物体在水平面上做匀速直线运动，所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力；滑轮组是由两根绳子承担动滑轮，所以绳子末端拉力
1160N=30N 22
F f ==⨯ 有两段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故绳子自由端移动速度是物体移动速度的2倍，即
v =0.1m/s×2=0.2m/s
故选D 。

19．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（ ）
A ．400N
B ．450N
C ．500N
D ．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()1F G G n
=+物动求出动滑轮的重力为 33250N 600N 150N G F G =-=⨯-=动物
当提升一个重为1200N 的物体时，人的拉力为
()
()111200N 150N 450N 3F G G n ''=+=+=物动 综上所述，ACD 项不符合题意，B 项符合题意。

故选B 。

20．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 。