2020-2021中考物理综合题专题复习【滑轮组的省力问题】专题解析及详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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 。

2．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛。

当用力F2匀速提升物体B 时，以滑轮的轴为参照物，物体B是______ 的（选填“静上”或“运动”），此时力F2大小为_______牛。

若F1和F2所做的功相等,物体A、B移动的距离之比是_______，当绳子自由端上升1米时，力F2所做的功为________焦。

【答案】静止101:110
【解析】
【详解】
[1]以滑轮的轴为参照物，物体B相对与参照物的位置没有改变，是静止的；
[2]B物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：
F2=1
2
G=
1
2
×20N=10N
[3]因为使用任何机械都不能省功，当F1和F2所做的功相等，物体A. B重力相同，移动的距离相同，故距离之比是1:1。

[4]当绳子自由端上升1米时，力F2所做的功为：
W=Fs=10N 1m=10J。

3．小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。

已知他自身所受的重力为500 N，双脚与地面的总接触面积为400 cm2，动滑轮所受的重力为120 N，若不计绳重和摩擦，小夏对地面的压强为_____Pa。

【答案】7500
【解析】
【分析】
【详解】
小夏对绳子的拉力为
280N 120N 200N 11
(22
F G G =++⨯==动())
小夏受到绳子的拉力F 拉、重力G 、地面的支持力F 支，因为小夏静止，小夏受到的重力等于拉力加上支持力，则地面的支持力
500N 200N 300N F G F =-=-=人支拉
由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力
300N F F ==压支
受力面积
22400cm 0.04m S ==
小夏对地面的压强
2300N
7500Pa 0.04m
F p S =
==压
4．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 【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。

5．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。

6．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置变化，所以M是动滑轮。

[2]A对B的拉力为F，动滑轮M和B受力分析可知中：
2F=G M+G B
2N 8N
5N 2
F +=
= A 受力平衡，所以摩擦力f =F =5N 。

[3]A 向左匀速运动时，受力平衡：
F 左=f +F =5N+5N=10N 。

7．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s 内被提升了2m ，物体所受重力720N ，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求：
(1)人做的有用功W 有用; (2)动滑轮的重力G 动; (3)人拉起货物时的机械效率η. 【答案】(1) 1440J ；(2) 180N ；(3) 80%。

【解析】 【详解】
(1)物体所受重力720N ，被提升了2m ，则人做的有用功为：
W 有用=Gh =720N×2m=1440J ；
(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n =3，根据F =
+G G n
动
，则动滑轮的重力为： G 动=nF-G =3×300N-720N=180N ；
(3)根据
η=
=
==W Gh Gh G W Fs Fnh Fn
有用总
， 人拉起货物时的机械效率为：
η=G Fn =720N 300N 3
⨯=80%。

答：(1)人做的有用功为1440J ； (2)动滑轮的重力为180N ； (3)人拉起货物时的机械效率为80%。

8．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（）
A．B．C．
D．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A图中为斜面，由功的原理可得
F1×4m＝G×2m
解得F1＝0.5G；
B图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F2＝1
3 G；
C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F3＝2G；D图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有
F4×4cosα＝G×1×cosα
解得F4＝1
4 G。

由此可知动力最小的是D。

故选D。

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．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 。

11．如图所示两个物体A 和B ，质量分别为M 和m （已知M>m ），用跨过定滑轮的轻绳相连，A 静止在水平地面上．若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，则（ ）
A ．天花板对滑轮的拉力大小为（M+m ）g
B ．绳子对物体A 的拉力为（M-m ）g
C ．地面对物体A 的支持力为Mg
D ．绳子对天花板的拉力为2mg 【答案】D 【解析】 【详解】
B ．由图可知该滑轮为定滑轮，因物体B 静止，则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B 的重力mg ，所以绳子对物体A 的拉力为mg ，故B 错误；
A ．滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计，该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力，所以由力的平衡条件可知，天花板对滑轮的拉力大小为2mg ，故A 错误；
D ．根据相互作用力可知，滑轮对天花板的拉力大小也为2mg ，即绳子对天花板的拉力为2mg ，故D 正确；
C ．物体A 受三个力的共同作用，向下的重力G Mg =、绳子向上的拉力F =mg 和地面对物体A 向上的支持力N ；由于物体A 处于静止状态，所以物体A 所受的三个力的合力为0，即
F N
G +=
所以，地面对物体A 的支持力的大小为
N G F Mg mg M m g （）=-=-=-
故C 错误。

故选D 。

12．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 ．
13．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块。

每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。

这三次拉力依次为F 1、F 2、F 3，拉力做的功为W 1、W 2、W 3，有用功率为P 1、P 2、P 3，机械效率为η1、η2、η3，则（ ）
A ．F 1+F 2=F 3
B ．W 1+W 2=W 3
C ．η1+η2=η3
D ．P 1+P 2=P 3
【答案】D 【解析】 【分析】
由图可知，作用在动滑轮上绳子为２股；绳重，摩擦不计时，用Ｆ＝1
(+)n
G G 动 分析F 1,F 2,F 3之间关系；再依==
+W Gh G
W G h G G η=有总
总动。

通过计算特殊值，判断等式是否成立。

【详解】 A ．由题意得
F １＝11
(+)=+2
G G G G n 动动（）； F ２＝
11
(2+)=+2G G G G n 动动（2）； F １＋F ２＝111
(+)++(3+2222
G G G G G G 动动动（2）=）
Ｆ３＝1
1(3+)=+2
G G G G n 动动（3）
因为
11
(3+2)>(3+22
G G G G 动动） 所以
123(+)>F F F
故Ａ不符合题意； Ｂ．由于物体升高均为h ；
W １＋W ２＝F １h ＋F ２h ＝(F １+F ２)h
W 3=F 3h ；
因为(F １＋F ２)>F ３ 所以
123(+)>W W W
故B 不合符题意；
C ． 依==+W Gh G W G h G G η=有
总总动
，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即123<<ηηη ，故C 不合符题意； D ．由W 有=Gh ，P =
Gh t 可知 1223++Gh Gh Gh P P t t t
== ； 33Gh P t
= 所以P 1+P 2=P 3，故D 符合题意。

故选D 。

【点睛】
一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。

14．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．
15．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。

16．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：①F1做的功等于F2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；④F1做功的功率等于F2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 。

17．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 。

18．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 11300N 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 。

19．如图所示，置于水平桌面上的物体A 重50N ，物体B 重30N ，动滑轮重10N ，物体B 在匀速下降了40cm 的过程中，拉动物体A 在水平桌面上匀速移动了一段距离，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A ．物体A 移动了20cm
B ．绳子拉力对物体A 做的功是8J
C ．物体A 与桌面的滑动摩擦力为30N
D ．若对物体A 施加一个水平向左的力F ，使物体B 可以匀速上升，则力F 的大小为40N
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则拉力移动的距离为物体上升高度的2倍，物体
B 下降了40cm ，则A 移动的距离为
2240cm 80cm=0.8m S h ==⨯=
故A 错误；
B ．物体B 重30N ，动滑轮重10N ，忽略绳重及滑轮轴上的摩擦，则拉动A 的力的大小为
'B 11()(30N 10N)20N 22
F G G =+=+=动 绳子拉力对物体A 做的功为
'20N 0.8m 16J W F S ==⨯=
故B 错误；
C ．物体A 在水平方向上做匀速直线运动，在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力，这两个力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力为
'20N f F ==
故C 错误；
D ．用一水平向左的力F 拉动物体A ，则A 在水平方向上受到三个力的作用：向左的拉力F 、向右的物体B 的拉力和向右的摩擦力，物体B 匀速上升，物体A 也匀速移动，这时物体A 受到平衡力，则拉力为
'20N 20N=40N F f F =+=+
故D 正确。

故选D 。

20．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 。