【物理】物理滑轮组的省力问题的专项培优易错试卷练习题(含答案)附答案解析

一、初中物理滑轮组的省力问题1．体重为60kg 的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg 的重物A 匀速提升1m ，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g 取10N/kg ），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：①动滑轮重为200N②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J③重物匀速上升过程中，它的机械能增大④若增大重物A 的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90% 关于小明的以上论断（ ）A ．只有①③正确B ．只有②③正确C ．只有①②③正确D ．①②③④都正确【答案】C【解析】【分析】【详解】由题意物体所受的重力 80kg 10N/kg=800N G m g ==⨯物物物体上升的高度1m h =，此时滑轮组做的有用功为=h 800N 1m 800J W G ⋅=⨯=物有 根据机械效率公式=100%=80%W W η⨯有总有，总功为800J ===1000J 80%W W η有总 而=W W W +总额有有==1000J 800J=200J W W W --额总有又因为=W G h ⋅额动可得200J =200N 1mW G h ==额动 ①②均正确。

机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。

若要滑轮组的机械效率达到90%，由效率公式有 =100%90%1(g g)33W m gh W m m h η⨯=+⋅有物总物动＝化解可得当=9m m 物动时，滑轮组的效率能到达90%，则若增大重物A 的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，④错误。

故选C 。

2．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 60sW 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+400G G G η+材动材 3．如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F =30N 时，物体受到的摩擦力_______ N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离_______m 。

【答案】60 8【解析】【详解】[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：12F f =， 即物体受到的摩擦力是： f =2F =2×30N=60N ；[2]由于n=2，所以，当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离是：s =2s 物=2×4m=8m 。

4．小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的A 物体5s 内在水平地面上匀速运动了120cm ，物体B 重100N （物体B 与A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为24N ，弹簧测力计的示数为16N 。

若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s ，物体A 受到B 施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为____N ，水平拉力F 的功率为____W 。

【答案】0.12 水平向右 80 9.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A 受到B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力f 地加上物体A 受到B 施加的摩擦力f A ；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为F 左的2倍，据此计算水平拉力F 的大小；然后利用 P Fv =计算功率。

【详解】[1]物体移动的速度212010m 0.24m/s 5ss v t -⨯===物物 则滑轮移动的速度110.24m/s 0.12m/s 22v v ==⨯=轮物 [2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N ，则物体A 受到B 施加的摩擦力也为16N ，方向水平向右。

[3]物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到B 施加的摩擦力，即BA 24N 16N 40N F f f ++===地左滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为240N 802N F F =⨯==左[4]水平拉力F 的功率0.12m/s 9.6W 80N P Fv ==⨯=轮5．小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。

（1）由（a ）（b ）两图_____________。

（2）由（c ）（b ）两图_____________。

【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体，省力但是不能改变用力的方向。

使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同物体，物体越轻，拉力越小。

【解析】【详解】(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；(2)[2]比较图(b)与(c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。

6．如图所示，用力F 1和F 2分别匀速提起物体C 时，滑轮_______可以看作等臂杠杆（选填“A"或“B”）.若物体C 重为50牛，滑轮重力不计，则力F 2的大小为___________牛.【答案】A 25【解析】【详解】[1]由图可知，A 滑轮是定滑轮，所以滑轮A 是等臂杠杆。

[2]滑轮B 是动滑轮,省一半力,所以F 2的大小为25N 。

7．如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N 的拉力F 拉重50N 的物体时，物体恰好以v =2m/s 的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为________N ，拉力F 的功率为________W ；将拉力F 增大为20N 时，物体受到水平面的摩擦力将________（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。

【答案】20 40 不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力； 物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度； 根据W Fs P Fv t t===算出拉力F 的功率；影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度。

【详解】[1]因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力为 2210N 20N F F '==⨯=物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力和摩擦力一对平衡力，大小相等，则20N f F ='=[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有222m/s 4m/s v v ==⨯=绳物则拉力F 的功率为10N 4m/s=40W p Fv ==⨯绳[3]将拉力F 增大为20N 时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，所以受到水平面的摩擦力不变。

【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识，要牢记影响滑动摩擦力的两个因素，当两个因素都不变时，摩擦力的大小不变，与其它因素无关。

8．一名质量为55kg 、双脚与地面接触面积为0.04m 2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s 内将600N 的重物匀速提升1m 。

（g =10N/kg ）求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的绕线方式。

(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】(1)13750Pa ；(2)；(3)40W【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为255kg 10N/kg 13750Pa 0.04mG mg p S S ⨯====人 (2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：。

(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为W G h =有物拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W Pt =总滑轮组的机械效率为100%η⨯有总W =W 可知 W G h W Pt ηη===有物总则 600N 1m 40W 20s 0.75G h P t η⨯===⨯物 答：(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa ；(2)滑轮组的绕线方式见解析；(3)拉力的功率是40W 。

9．如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为____________滑轮，它的优点是可以____________，若相同时间内，拉力F 1、F 2做相同的功，则拉力F 1、F 2做功时的功率P 1___________P 2，重物被竖直提升的高度h 甲___________h 乙（最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）．【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】[1]由图示可知，甲是定滑轮；[2]甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向；[3]相同时间内，拉力F1、F2做相同的功，根据P=Wt可知，拉力F1、F2做功时的功率P1等于P2；[4] 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W=Gh，因为拉力F1、F2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同， h甲等于h乙．10．工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N．（1）求滑轮组的机械效率；_________（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法；______（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计绳重和摩擦，机械效率的关系是η甲_____η乙（选填“＞”，“=”，“＜”）．【答案】80%； =【解析】【详解】（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m ，工人做的有用功：W 有用=Gh=400N×2m=800J ，工人做的总功：W 总=Fs=250N×4m=1000J ， 滑轮组的机械效率：800η100%100%80%1000W J W J=⨯=⨯=有用总； （2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由W=Gh 可知做的额外功相同；因为W 总=W 有用+W 额，所以做的总功相同，由η100%W W 有用总=⨯可知两个滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙．11．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20cmB ．绳子拉力对物体A 做的功是8JC ．物体A 与桌面的滑动摩擦力为30ND ．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 22F 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。