中考物理压轴题专题滑轮组的省力问题的经典综合题及答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）

A ．甲、乙的拉力之比是2∶3

B ．甲、乙的机械效率之比是1∶1

C ．甲、乙拉力的功率之比是3∶2

D ．甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．不计绳重及摩擦，拉力

()1

F G G n

=

+物轮 由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以绳端的拉力分别为

()1

2

F G G +甲

物轮 ()1

3

F G G =

+乙物轮 则甲乙拉力之比

()()1=323

21F F G G G G =

++甲乙轮轮物物∶∶∶ 故A 错误；

D ．将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n 甲=2，n 乙=3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为

v 甲=2v v 乙=3v

所以，甲、乙绳的自由端速度之比

v 甲∶v 乙=2v ∶3v=2∶3

故D 错误；

C ．由P Fv =可得，甲、乙拉力的功率之比

32

:1:123

F v P P F v ⨯=

==⨯甲甲乙乙乙甲 故C 错误；

B ．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W 额=G 轮h 、W 有=G 物h 可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由W W η=有

总

可得两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比

1::=1ηη甲乙

故B 正确。 故选B 。

2．(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。

3．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：

11

3N 1N 3

F f n =

=⨯= [2]物体的速度：

11

0.3m /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/s2s0.2m

s v t

==⨯=

物物

故2s内物体移动的距离为0.2m。

4．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

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

100N 20N

⨯+100%≈83.3%。

5．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