2020-2021备战中考物理压轴题专题复习—滑轮组的省力问题的综合附答案解析

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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 ．
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 =
13s=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
100N 20N
⨯+100%≈83.3%。

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，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】20 6 【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．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。

8．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
W G h
170
==⨯=
m
720N2J
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
===⨯⨯=
W Fs nFh
2400N1800J
m
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%。

9．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。

水平拉力F 作用下将重为30N 的物体A 匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m /s ，物体A 受到的摩擦力0.1f G =，水平拉力F 为_____N ，在2s 内物体移动的距离为_____m 。

【答案】1 0.2 【解析】 【详解】
[1]由图可知，连接动滑轮的绳子股数n =3，由题意知，物体A 受到的摩擦力
0.10.130N 3N f G ==⨯=
不计绳重及摩擦，则水平拉力：
11
3N 1N 3
F f n =
=⨯= [2]物体的速度：
11
0.3m /s 0.1m /s 3
v v n ==⨯=绳物
由s
v t
=
得，在2s 内物体移动的距离 0.1m/s 2s 0.2m s v t ==⨯=物物
故2s 内物体移动的距离为0.2m 。

10．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
2F 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。

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．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。

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．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。

故选C。

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
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 =12
(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．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 。

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=
13（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 ．
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，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．如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误．．
的是（ ） A ．1F G = B ． 213
F G = C ． 312
F G = D ． 412
F G = 【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由图像可知l 1=l 2，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得F 1=G ，故正确，不符合题意；
B．由图像可知滑轮组n=3，则
21 3
F G
=，故正确，不符合题意；
C．由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则
32
F G
=，故错误，符合题意；
D．不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh，即
41 2
F G
=，故正确，不符合题意。

故选C。