中考物理易错题专题训练-滑轮组的省力问题练习题

一、初中物理滑轮组的省力问题1．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>η2B ．F 1<F 2，η1=η2C ．F 1>F 2，η1<η2D ．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()()1113F G G G G n =+=+物动物动 ()()1112F 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 nη=⨯=⨯=⨯=⨯++有物物物总物动物动 可知η1=η2故A 错误，B 正确。

故选B 。

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=1n（G物+G轮），n甲=3，n乙=2，绳子受的拉力：F甲=13（G物+G轮），F乙=12（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=WW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=13s=13⨯6m=2m；[4]不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：η=WW有用总=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+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=2×10-2m2，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 =-2230N210mF S =⨯压=1.5×103Pa4．如图所示，物体A 重100N ，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A 与地面间摩擦力f =60N ，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，则绳端的拉力F 是______N ，当绳子自由端向左移动3米时，物体A 向左移动______m 。

【答案】20 1 【解析】 【分析】由图中滑轮组可知，n =3，由于不计绳重、摩擦及滑轮重，根据滑轮组的省力公式13F f =得到拉力大小；根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物体运动的距离。

【详解】 [1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数是n =3，因不计绳重、摩擦及滑轮重，则绳端的拉力1160N 20N 33F f ==⨯= [2]物体运动的距离为3m1m 33s s ===拉物 【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。

5．如图所示的滑轮组，拉一重100N 的物体M 在水平地面上做匀速直线运动，如果拉力F =20N ，绳子拉出了6m ，则物体受到的摩擦力为_____N ，物体前进了_____m ，弹簧测力计的示数为_____N 。

（不计滑轮重、绳重和摩擦）【答案】60 2 40 【解析】 【详解】[1]由图可知：滑轮组上绳子的有效股数n =3，所以物体M 与地面间的摩擦力f =nF =3×20N=60N物体受到的摩擦力为60N 。

[2]物体移动的距离116m=2m 33=s s =⨯物绳物体前进了2m 。

[3]弹簧测力计与定滑轮相连，定滑轮上有两股绳子，因此弹簧测力计的示数为F 弹＝2F ＝20N ×2＝40N弹簧测力计的示数为40N。

6．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 FsP Fvt 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2210N20NF 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20Nf F='=[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有222m/s4m/sv v==⨯=绳物则拉力F的功率为10N4m/s=40Wp 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。

7．一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。

（g=10N/kg）求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？ (2)画出滑轮组的绕线方式。

(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】(1)13750Pa ；(2)；(3)40W【解析】 【分析】 【详解】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为255kg 10N/kg 13750Pa 0.04m G mg p S S ⨯====人(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：。

(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为W G h =有物拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W Pt =总滑轮组的机械效率为100%η⨯有总W =W可知W G hW Pt ηη===有物总则600N 1m40W 20s 0.75G h P t η⨯===⨯物 答：(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa ； (2)滑轮组的绕线方式见解析； (3)拉力的功率是40W 。

8．为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。

(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法____。

(2)该起降设备若在1min 内将“潜龙三号”匀速提升了20m ，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW ，则钢丝绳的拉力是多少____？ (3)该滑轮组的机械效率是多少____？【答案】 7500N 50%【解析】 【分析】(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。

(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式WP t=得到拉力。

(3)根据G mg =和W Gh =有求出有用功，再根据100%η⨯有总W =W 求出该滑轮组的机械效率。

【详解】(1)[1]对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：(2)[2]钢丝绳端移动的距离420m 80m s nh ==⨯=把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功351010W 60s 610J W Pt ==⨯⨯=⨯钢丝绳的拉力5610J 7500N 80mW F s ⨯===(3)[3]“潜龙三号”的重力341.510kg 10N/kg 1.510N G mg ==⨯⨯=⨯有用功451.510N 20m 310J W Gh ==⨯⨯=⨯有滑轮组的机械效率55310J100%100%50%610JW W η⨯=⨯=⨯=⨯有9．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 。