中考物理二轮 滑轮组的省力问题 专项培优附详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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。

2．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体A、B均重为20牛。当用力F2匀速提升物体B 时，以滑轮的轴为参照物，物体B是______ 的（选填“静上”或“运动”），此时力F2大小为_______牛。若F1和F2所做的功相等,物体A、B移动的距离之比是_______，当绳子自由端上升1米时，力F2所做的功为________焦。

【答案】静止101:110

【解析】

【详解】

[1]以滑轮的轴为参照物，物体B相对与参照物的位置没有改变，是静止的；

[2]B物体使用的是动滑轮，能省一半力，不计滑轮的重和摩擦，拉力：

F2=1

2

G=

1

2

×20N=10N

[3]因为使用任何机械都不能省功，当F 1和F 2所做的功相等，物体A. B 重力相同，移动的距离相同，故距离之比是1:1。

[4]当绳子自由端上升1米时，力F 2所做的功为：

W=Fs =10N ⨯1m=10J 。

3．用一个动滑轮将重为8N 的物体匀速提高1m ，所用竖直向上的拉力为5N ，则动滑轮的机械效率为____%；用此动滑轮将重为18N 物体也提高1m 时，所做的总功是_______J 。（不计绳重和摩擦） 【答案】80 20 【解析】 【分析】

使用动滑轮，承担物重的绳子股数n =2，绳子末端移动的距离s =2h ，有用功就是将物体提升对物体做的功（W Gh =有），拉力F 做的功为总功（W Fs =总），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W W W =+总有额求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功W G h =额轮，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用()1

F G G n

=

+轮物求拉力大小，知道s =2h ，利用功的公式求拉力做的功（总功）大小，根据W Gh =求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。 【详解】

[1]使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n =2，物体被提升的高度h =1m ，拉力移动距离

21m 2m s nh ==⨯=

有用功为

8N 1m 8J W Gh ==⨯=有

拉力做的总功为

5N 2m 10J W Fs ==⨯=总

滑轮组的机械效率

8J

100%100%80%10J

W W η=

⨯=⨯=有总 [2]根据W W W =+总有额可知，额外功为

10J 8J 2J W W W =-=-=额总有

不计绳重和摩擦，根据W G h =额轮可知，动滑轮的重力

2J

2N 1m

W G h

=

=

=额动 不计绳重和摩擦，则有

()()1

2N 18N 10N 2

F G G ''=

+=+=动物

拉力做的总功

10N 2m 20J W F s '='=⨯=总

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

(22

F 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%

6．一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