2020-2021备战中考物理二轮 滑轮组的省力问题 专项培优 易错 难题及答案

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．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
13
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
1160N 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。

3．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
4．如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A 、B 两滑轮中属于动滑轮的是_____；若衣服和晾衣架的总重力为200N ，晾衣架上升的高度为1m ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F
=_____N ，绕进旋轮上的绳子长度是
_____m 。

【答案】B 50 4
【解析】
【分析】
【详解】
[1]使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B 为动滑轮；
[2]由图可知承重绳为4股，衣服和晾衣架的总重力为200N ，所以绳子的拉力 200N 50N n 4
G F === [3]承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S =4h =4×1m=4m
【点睛】
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】12 60
【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 。

6．一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N 时，滑轮组的机械效率为60%。

若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重________N 。

【答案】100
【解析】
【分析】
【详解】
因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率 =60%G G G η=
+物物动
则动滑轮的重力为 150N =
-=
-150N=100N 60%G G G η物动物 故动滑轮的重力为100N 。

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．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．
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=W
t
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．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 。

11．如图甲所示，重为160N 的物体在大小为20N ，水平向左的拉力F 1作用下，沿水平地面以3m/s 的速度做匀速直线运动。

如图乙所示，保持拉力F 1不变，用水平向右的拉力F 2，拉物体匀速向右运动了1m ，若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（ ）
A ．物体向左运动时，拉力F 1的功率P 1=60W
B ．物体与地面之间的摩擦力f =20N
C ．物体向右运动时，拉力F 2=40N
D ．物体向右运动时，拉力F 2所做的功W 2=80J
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图甲可知，绳子承担物体受到的拉力的段数n 为2，物体以3m/s 的速度做匀速直线运动，在拉力作用下绳子末端的速度为
223m/s 6m/s v v ==⨯=物
则物体向左运动时，由W Fs P Fv t t
===可得拉力F 1的功率 1120N 6m/s 120W P F v ==⨯=
故A 错误；
B ．图甲中物体做匀速直线运动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，而绳子承担力的段数n 为2，所以物体与地面之间的摩擦力
12220N 40N f F ==⨯=
故B 错误；
C ．物体向右运动时，由于物体和地面没有改变，则所受摩擦不变，方向向左，同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力，每股绳子的拉力为20N ，物体右侧的滑轮为动滑轮，对物体的拉力为2F 2，则有
212280N F F f =+=
解得F 2=40N ，故C 正确；
D ．在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时，物体向右运动时，拉力F 2所做的功
22240N 21m 80J W F s ==⨯⨯=
故D 正确。

故选CD 。

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，工人师傅用 250N 的力F 将重为400N 的物体在 20s 内匀速提升2m ，若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是：（ ）
A ．动滑轮重力为100N
B ．工人做功的功率为50W
C ．滑轮组的机械效率为53.3%
D ．若提升物重变为 500N ，则拉力F 为 300N
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．由图知n=2，不计绳重和摩擦，拉力：
()1=
2
F G G +动； 则动滑轮的重力： =2=2250N-400N=100N G F G -⨯动；
故A 正确，不符合题意；
B ．绳自由端移动的距离：
=2=22m=4m s h ⨯；
拉力做的功：
==250N 4m=1000J W Fs ⨯总
工人做功的功率即为拉力F 的功率：
1000J =
==50W 20s
W P t 总； 故B 正确，不符合题意；
C ．拉力做的有用功： ==400N 2m=800J W Gh ⨯；
滑轮组的机械效率：
800J 100%=100%=80%1000J
W W η=
⨯⨯有总； 故C 错误，符合题意； D ．若提升物重变为=500N G '，则拉力为：
()()11=+=500N+100N =300N 22
F G G ''⨯动；
故D 正确，不符合题意。

14．物体做匀速直线运动，拉力F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是（）
A．60N B．120N C．20N D．180N
【答案】D
【解析】
【分析】
分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据
1
F f
n
=得
到物体受到的摩擦力。

【详解】
由图可知，动滑轮上的绳子段数为3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力
3360N180N
f F
==⨯=
故选D。

【点睛】
本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。

15．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=
40N1m
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．
16．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：
F1=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）=13
×（2100N+150N ）=750N ． 故选C ．
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，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 。

19．使用一个动滑轮匀速提升一个物体时，若分别沿如图所示的方向用力F 1、F 2和F 3，则这三个力的大小关系是:
A ．F 1=F 2=F 3
B ．F 1>F 2>F 3
C ．F 3>F 2>F 1
D ．F 2>F 3>F 1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】 固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点，各力臂如下：
可知F 1的力臂为直径,力臂最大,F 2的力臂较大,F 3的力臂最小,由杠杆平衡条件知,当阻力与阻力的力臂的积固定时,力臂越大,力越小．故三个力的关系为：F 1<F 2<F 3．故选C ．
20．如图所示，水平拉力 F 1（6N ）将物体（G =9N ）沿直线匀速拉动s 1的距离，做功 W 1，借助滑轮组，F 2 使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s 1，F 2所拉绳端的上升距离为s 2，做功为 W 2，则（ ）
A ．W 2 一定小于 W 1
B ．s 2 一定小于 s 1
C ．F 2 一定大于 G /3
D ．F 2 一定大于 F 1/3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
水平拉力F 1将物体沿直线匀速拉动做功：
111W F s ；
借助滑轮组，使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离，拉绳端的上升距离为s 2，做功：
222W F s =；
A ．做功21W W W =+动，故A 错误；
B ．有3股绳子承担213s s =，故B 错误； CD ．()2113F G F =+轮，故
C 错误，
D 正确。

故选D 。