2020-2021备战中考物理 滑轮组的省力问题 培优练习(含答案)含详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．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 ．()211
3
F G F =+轮，故C 错误，D 正确。

故选D 。

2．如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F =30N 时，物体受到的摩擦力_______ N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离_______m 。

【答案】60 8 【解析】 【详解】
[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：
1
2
F f =
， 即物体受到的摩擦力是：
f =2F =2×30N=60N ；
[2]由于n=2，所以，当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离是：
s =2s 物=2×4m=8m 。

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．小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N 的A 物体5s 内在水平地面上匀速运动了120cm ，物体B 重100N （物体B 与A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力
为24N ，弹簧测力计的示数为16N 。

若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s ，物体A 受到B 施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为____N ，水平拉力F 的功率为____W 。

【答案】0.12 水平向右 80 9.6 【解析】 【分析】
滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A 受到B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力f 地加上物体A 受到B 施加的摩擦力f A ；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为F 左的2倍，据此计算水平拉力F 的大小；然后利用 P Fv =计算功率。

【详解】 [1]物体移动的速度
212010m 0.24m/s 5s
s v t -⨯===物物
则滑轮移动的速度
11
0.24m/s 0.12m/s 22
v v ==⨯=轮物
[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N ，则物体A 受到B 施加的摩擦力也为16N ，方向水平向右。

[3]物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到B 施加的摩擦力，即
BA 24N 16N 40N F f f ++===地左
滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为
240N 802N F F =⨯==左
[4]水平拉力F 的功率
0.12m/s 9.6W 80N P Fv ==⨯=轮
5．一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 。

6．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 12
G F =
则输电线A 端受到的拉力大小
F A =2
G ＝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
11
40cm=20cm=0.2m 22A s h =⨯=
A 端向左移动速度
A 0.2m
0.04m/s 5s
s v t =
==
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
2210N 20N 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/s 4m/s v v ==⨯=绳物
则拉力F 的功率为
10N 4m/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．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。

在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（ ）
A ．F 1<F 2，η1>η2
B ．F 1<F 2，η1=η2
C ．F 1>F 2，η1<η2
D ．F 1>F 2，η1=η2
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为
()()111
3F G G G G n =+=+物动物动 ()()111
2
F G G G G n =
+=+物动物动 所以
F 1<F 2
故CD 错误；
绳子末端移动距离与物体上升高度关系
s=nh
滑轮相同，提升重物相同，由
()100%100%100%100%
1W G h G h G W Fs G G G G nh n
η=⨯=⨯=⨯=⨯++有物物物
总物动物动 可知
η1=η2
故A 错误，B 正确。

故选B 。

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 t
5s 内人拉绳子做的功
125N 3m 375J ==⨯=W Fs
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
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。

11．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 。

12．如图所示， 甲滑轮组中滑轮的质量均为 m ，乙滑轮组中滑轮的质量均为 0.5m ，用甲、乙滑轮组分别使重力均为 G 的重物在相同时间内匀速上升相同高度 h ，绳子自由端的拉力分别为 F 1 、F 2 。

不计绳重和摩擦， 则下列判断正确的是（ ）
A ．拉力 F 1 小于 F 2
B ．拉力 F 1 的功率小于 F 2 的功率
C ．拉力 F 1 做的功小于拉力 F 2 做的功
D．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知，图甲、图乙滑轮组，n=3，因为不计绳重和滑轮轴处摩擦，所以
F1=1
3
(G+G甲)=
1
3
(G+mg)，F2=
1
3
(G+G乙)=
1
3
(G+0.5mg)
故F1> F2，故A错误；
BC．重物在相同时间内匀速上升相同高度 h，则拉力移动距离s相同，拉力做功
W1= F1s，W2=F2s
故W1> W2，因为做功时间相同，所以拉力F1的功率大于F2 的功率，故BC错误；
D．甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同，G甲>G乙，则甲滑轮组做的额外功多，故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故D正确。

故选D。

13．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。

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．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块。

每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。

这三次拉力依次为F1、F2、F3，拉力做的功为W1、W2、W3，有用功率为P1、P2、P3，机械效率为η1、η2、η3，则（）
A ．F 1+F 2=F 3
B ．W 1+W 2=W 3
C ．η1+η2=η3
D ．P 1+P 2=P 3
【答案】D 【解析】 【分析】
由图可知，作用在动滑轮上绳子为２股；绳重，摩擦不计时，用Ｆ＝1
(+)n
G G 动 分析F 1,F 2,F 3之间关系；再依==
+W Gh G
W G h G G η=有总
总动。

通过计算特殊值，判断等式是否成立。

【详解】 A ．由题意得
F １＝
11
(+)=+2G G G G n 动动（）； F ２＝11
(2+)=+2
G G G G n 动动（2）；
F １＋F ２＝
111
(+)++(3+2222
G G G G G G 动动动（2）=） Ｆ３＝1
1(3+)=+2
G G G G n
动动（3）
因为
11
(3+2)>(3+22
G G G G 动动） 所以
123(+)>F F F
故Ａ不符合题意； Ｂ．由于物体升高均为h ；
W １＋W ２＝F １h ＋F ２h ＝(F １+F ２)h
W 3=F 3h ；
因为(F １＋F ２)>F ３ 所以
123(+)>W W W
故B 不合符题意； C ． 依=
=
+W Gh G
W G h G G η=有总
总动
，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即
123<<ηηη ，故C 不合符题意；
D ．由W 有=Gh ，P =
Gh
t
可知 1223++Gh Gh Gh
P P t t t
=
= ； 33Gh P t
=
所以P 1+P 2=P 3，故D 符合题意。

故选D 。

【点睛】
一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。

16．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
100N 20N 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 。

17．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．
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，在水平地面上，木箱重600N ，受到的摩擦力为300N ，用力F 拉动木箱使它匀速直线运动了2m （不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是
（ ）
A ．拉力F 的大小为100N
B ．拉力F 的大小为200N
C ．绳自由端移动了4m
D ．绳自由端移动了1m
【答案】C 【解析】 【详解】
AB ．由图知，n =2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力
11
300N 150N 22
F f =
=⨯= 故A 、B 错误；
CD ．绳子的自由端移动的距离
222m 4m s s ==⨯=物
故C 正确、D 错误。

故选C 。

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 ．
21
3
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32F 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 。