2020-2021备战中考物理滑轮组的省力问题综合题汇编

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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
111400N 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
()()211500N+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．
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()1F 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 ()()12N 18N 10N 2F G G ''=
+=+=动
物 拉力做的总功 10N 2m 20J W F s '='=⨯=总
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 cm 2 ，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
2
300N 7500Pa 0.04m F p S ===压
4．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
()12
F G G =
+动 动滑轮重力： G 动=2F ﹣G =2×10N ﹣16N=4N ．
5．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=13(
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 =-2230N 210m
F S =⨯压=1.5×103Pa
6．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 ＝13
（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%
7．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%。

8．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%。

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′=1
2
⨯(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．如图所示，水平拉力F1（6N）将物体（G=9N）沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1，借助滑轮组，F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功为W2，则（）
A．W2一定小于W1
B．s2一定小于s1
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 ．()2113
F G F =
+轮，故C 错误，D 正确。

故选D 。

11．如图所示，重300N 的物体在20N 的水平拉力F 的作用下，以0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s ，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（ ）
A ．绳子自由端移动的距离为2m
B ．物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C ．拉力F 的功率为4W
D ．有用功为120J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图知n ＝3，则绳子自由端移动的距离
s 绳＝3s 物＝3v 物t ＝3×0.2m/s×10s ＝6m
故A 错；
B ． 因为
=100% =100%=100%=100%=80%33W fs fs f W Fs F s F
η⨯⨯⨯⨯有物物绳总物 所以物体与地面间的滑动摩擦力
380%320N 80%48N f F =⨯=⨯⨯= 故B 正确；
C ．拉力做的功为
W 总＝Fs 绳＝20N×6m ＝120J
拉力做功的功率
120J 12W 10s
W p t =
==总 故C 错误；
D ．有用功 W 有＝fs 物＝fv 物t ＝48N×0.2m/s×10s ＝96J
故D 错。

故选B 。

12．用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h ，最省力的是（滑轮重不计）（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．图中滑轮是定滑轮，拉力F=G ；
B ．图中滑轮是动滑轮，拉力12
F G =； C ．图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力12F G =
； D ．图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力13F G =
； 所以最省力的是D 中滑轮组。

故选D 。

13．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 ．
14．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 。

15．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。

16．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 =
12v 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
故B错误；
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。

17．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 ．
18．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()1
F 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
()
()11
1200N 150N 450N 3
F 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 。

19．如图所示，在粗糙水平地面上，用10N 的力F 沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板B 静止，木块A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动，5s 内木块A 移动了0.5m ，
滑轮组的机械效率为80%｡下列说法正确的是（ ）
A ．木块A 受到的摩擦力为5N
B ．地面对木板B 的摩擦力为4N
C ．5s 内绳子拉力对木板B 做的功为2J
D ．拉力F 的功率为0.5W 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A ．滑轮组的机械效率为80%，根据公式2=
W F s
W F s
η有绳总
拉＝
可算出绳子上的力为 80%10N 80%
=
=4N 22
F F ⨯⨯=拉绳 木块A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动，根据二力平衡，摩擦力等于绳子上的力，为4N ，A 错误；
B ．木板B 静止，受力平衡，对其受力分析，受到绳子的拉力为5N ，方向向右，还受到木块A 的摩擦力为4N ，方向向左，因此地面给木板B 的摩擦力大小为1N ，方向向左，B 错误；
C ．5s 内木板B 静止，绳子拉力对木板B 做的功为0J ，C 错误；
D ．5s 内木块A 移动了0.5m ，则拉力拉着滑轮移动了0.25m ，拉力F 的功率为
10N 0.25m 0.5W 5s
W Fs P t t ⨯=
=== D 正确。

故选D 。

20．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若12G G =，所用竖直向上的拉力分别为1F 和2F ，拉力做功的功率分别为1P 和2P ，两装置的机械效率分别为1η和2η（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（ ）.
A ．12F F > 12ηη< 12P P <
B ．12F F > 12=ηη 12P P =
C ．12F F < 12ηη= 12P P <
D ．12F F < 12ηη> 12P P >
【答案】B 【解析】 【详解】
CD ．不计绳重及摩擦，因为拉力:
1
F G n
G =+动（）
12n =，23n =，所以绳子受到的拉力分别为：
111
2
F G G =+动（）
221
3
F G G =+动（）
因为12G G =，故：
12F F ＞
故CD 项错误；
AB ．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W G h =额轮，W G h =有用物，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由100%W W 有总
η=⨯可知，机械效率相
同，即：
12ηη=
又因为所用时间相同，由W
P t
=
可知，拉力做功的功率： 12P P =
故A 项错误，B 项正确。