2020-2021中考物理专题训练---滑轮组的省力问题的综合题分类及答案

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 ．
3．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】
4．一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 。

5．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 。

6．如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N 。

当B 物体重力为8N 时，它恰好能匀速下降。

（1）以上装置中属于动滑轮的是________（填字母）。

（2）物体A 所受的摩擦力为________N 。

（3）若用一个水平向左的力F 拉物体A ，使其向左匀速运动，则这个力F 大小应为________N 。

【答案】M 5 10
【解析】
【详解】
[1]由于M 随物体移动而发生位置变化，所以M 是动滑轮。

[2]A 对B 的拉力为F ，动滑轮M 和B 受力分析可知中：
2F =G M +G B
2N 8N 5N 2
F +=
= A 受力平衡，所以摩擦力f =F =5N 。

[3]A 向左匀速运动时，受力平衡： F 左=f +F =5N+5N=10N 。

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
2210N20N
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/s4m/s
v v
==⨯=
绳物
则拉力F的功率为
10N4m/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0.04m2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 0.04m G 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 0.75
G 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．(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_______(填一种简单机械的名称)．
(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_______．
(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“魔罐”，当将”魔罐“在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说 明_______．
【答案】滑轮组 省力 机械能之间可以相互转化
【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；
(2)[2]图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；
(3)[3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。

魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。

10．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5N
C ．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 Fs
η=
=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 3N
G 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W W η=
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．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。

13．用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体，在相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N，绳重和滑轮摩擦力不计。

则下列说法中正确的是（）
A．手的拉力F乙=10N
B．利用乙种方式做的有用功比较多
C．甲种方式的机械效率大于乙种方式
D．手的拉力F甲做功的功率比F乙做功的功率大
【答案】C
【解析】
【详解】
A．乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，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，
F乙=1
2
(G+G动)=
1
2
×(10N+1N)=5.5N
故A错误；
B．利用两种滑轮都是将G=10N的物体提升相同的高度h，由公式W有用=Gh知，有用功相同，故B错误；
C．甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也
就是乙装置的总功较大，由公式η=W
W
有用
总
知，甲方式的机械效率较高，故C正确；
D．因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P=W
t
知，乙装置手的拉
力做功功率较大，故D错误。

故选C。

14．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 ．
15．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 。

16．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1F 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
3360N 180N 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。

17．利用质量相等的滑轮，组装成如图所示的两种方式，将同一重物提升相等高度。

若绳重和摩擦不计，下列分析中正确是( )
A ．甲图中绳自由端移动距离较小
B ．乙图中绳自由端作用力较小
C ．两种方式所做的额外功相等
D ．增大提升高度，机械效率都会变大
【答案】C 【解析】 【详解】
A ．若物体升高高度为h ，则拉力移动的距离为2s h =甲，2s h =乙，则s s =甲乙。

故A 错误；
B ．甲中：2=+F G G 甲动，乙中：2=F G G +乙动，所以=F F 甲乙。

故B 错误；
C ．甲中：=W G h 甲额动，乙中：=W G h 乙额动，所以=W W 甲额乙额。

故C 正确；
D ．机械效率公式：
=
=W Gh Gh G
W Fs Fnh nF
η==有总， 所以机械效率跟物体升高的高度无关。

故D 错误。

18．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
()11
2
F G G =
+动 乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为
()21
3
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 。

19．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 。

20．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200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J ③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 1m
W 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)33
W 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。