中考物理培优(含解析)之滑轮组的省力问题附答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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 ． 213F 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213

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412

F G =

，故正确，不符合题意。

故选C 。

2．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 3

v 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 。

3．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

2

300N 7500Pa 0.04m F p S ===压

4．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 210m

F S =⨯压=1.5×103Pa

5．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 =13

×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 。

6．小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。

（1）由（a ）（b ）两图_____________。

（2）由（c ）（b ）两图_____________。

【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体，省力但是不能改变用力的方向。 使用同一动滑

轮匀速(竖直)提不同物体，物体越轻，拉力越小。

【解析】

【详解】

(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，

动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；

(2)[2]比较图(b)与(c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。

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。