中考物理滑轮组的省力问题(大题培优)及详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．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)33W 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 。

2．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．

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 2F 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

2

300N

7500Pa 0.04m F p S =

==压

5．用如图所示的滑轮组，将重为16 N 的物体以0.2 m/s 的速度匀速提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F 为__N ，拉力的功率为__W ，动滑轮的重力为__N ．

【答案】10 4 4 【解析】