中考物理易错题专题训练-滑轮组的省力问题练习题附答案解析

一、初中物理滑轮组的省力问题1．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）hW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。

2．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 =12(G 物+G 动) 即 60N=12(100N+G 动) 解得G 动=20N ，用此动滑轮将重200N 的物体时，拉力 F ′=12⨯(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。

3．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：113N 1N 3F f n ==⨯= [2]物体的速度： 110.3m /s 0.1m /s 3v 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 。

4．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(22F 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 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 210mF S =⨯压=1.5×103Pa6．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．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。

图为输电线的牵引装置。

钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg ，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A 端受到的拉力大小为________N 。

若5s 内坠砣串下降了40cm ，则输电线A 端向左移动速度是________m/s 。

（g 取10N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）【答案】4110⨯ 0.04【解析】【分析】【详解】[1]20个坠砣的总重力G =mg =25kg×20×10N/kg=5000N由图知，使用的滑轮组承担A 端拉力的绳子股数n ＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得A 12G F =则输电线A 端受到的拉力大小 F A =2G ＝2×5000N=1×104N[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h ＝2s A ，则输电线A 端向左移动的距离 1140cm=20cm=0.2m 22A s h =⨯=A 端向左移动速度 A 0.2m 0.04m/s 5s s v t ===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．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 t5s 内人拉绳子做的功125N 3m 375J ==⨯=W Fs10．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5NC ．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 Fsη==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 3NG 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．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则A．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙【答案】D【解析】【分析】【详解】由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：F 甲＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式WWη=有总可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小；所以选D．12．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100NB ．工人做功的功率为50WC ．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=2F 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 20sW 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%1000JW 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 22F G G ''⨯动；故D 正确，不符合题意。