中考物理滑轮组的省力问题综合练习题及详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题
1．小明用如图的滑轮组提升重为100N 的物体，使其在5s 内匀速上升2m ，动滑轮的重为10N ，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（ ）
A ．拉力F 为50N
B ．绳子自由端移动的距离为6m
C ．此时滑轮组的机械效率为90.9%
D ．拉力的功率为40W 【答案】C 【解析】 【详解】
A ．由图知，通过动滑轮的绳子段数n =2，不计绳重及摩擦，则拉力：
物动1
（）（100N 10N ）=55N 2
F G G =+=⨯+ ，
选项不符合题意； B ．绳端移动的距离：
2224s h m m ==⨯= ，
选项不符合题意； C ．所做的有用功：
有物100N 2m=200J W G h ==⨯ ，
拉力做的总功：
总55N 4m=220J W Fs ==⨯，
滑轮组的机械效率：
有用总200J
100%=100%90.9%220J
W W η=
⨯⨯≈ ， 选项符合题意；
D ．由C 可知，拉力做的功：W 总=220J ，拉力的功率：
220J
=44W 5s
W P t =
= ， 选项不符合题意。

故选C。

2．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=1
3
s=
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
100N20N
⨯
+
100%≈83.3%。

3．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=
1
3
(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 =
-22
30N
210m
F S =⨯压=1.5×103Pa
4．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】306080%
【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＝1
3
（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%
5．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 。

6．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 。

7．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 。

8．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 =
==
9．如图所示，分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），其中甲装罝为____________滑轮，它的优点是可以____________，若相同时间内，拉力F 1、F 2做相同的功，则拉力F 1、F 2做功时的功率P 1___________P 2，重物被竖直提升的高度h 甲___________h 乙（最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”）．
【答案】定 可以改变用力的方向 等于 等于 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由图示可知，甲是定滑轮；
[2]甲装置中物体向上运动，拉力的方向是向下，所以甲滑轮可以改变用力方向； [3]相同时间内，拉力F 1、F 2做相同的功，根据P =W
t
可知，拉力F 1、F 2做功时的功率P 1等于P 2；
[4] 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物（不计滑轮重力及摩擦），它们都是克服物体的重力做功，即W =Gh ，因为拉力F 1、F 2做的功相同，所以重物被竖直提升的高度相同， h 甲等于h 乙．
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．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．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．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F 1、F 2、F 3，拉力做的功为W 1、W 2、W 3，有用功率为P 1、P 2、P 3，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
(+)=+2
G G G G n 动动（）； F ２＝
11
(2+)=+2G 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。

14．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 =
12G 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 =
40N 1m 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．
15．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。

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
()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，F1做功的功率等于F2做功的功率，④
正确；
故选D。

17．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G；
A．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即
1
2
F G =；
B．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F G
=；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3股，则
1
3
F G =；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则
1
2
F G =。

由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。

故选C。

18．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 。

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．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 。