中考物理知识点过关培优 易错 难题训练∶滑轮组的省力问题附详细答案

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．一名质量为55kg 、双脚与地面接触面积为0.04m 2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 h W Pt ηη===有物总

则 600N 1m 40W 20s 0.75

G 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 。

2．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

3．如图所示，在力F 作用下使重200 N 的物体在水平面上做匀速直线运动，当F =30N 时，物体受到的摩擦力_______ N （不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离_______m 。

【答案】60 8

【解析】

【详解】

[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：

12

F f =

， 即物体受到的摩擦力是： f =2F =2×30N=60N ；

[2]由于n=2，所以，当物体移动4m 时，绳子自由端移动的距离是：

s =2s 物=2×4m=8m 。

4．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 。

5．如图所示为家用手摇晾衣架，它是我们生活中经常使用的简单机械，其中A 、B 两滑轮中属于动滑轮的是_____；若衣服和晾衣架的总重力为200N ，晾衣架上升的高度为1m ，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力F

=_____N ，绕进旋轮上的绳子长度是

_____m 。

【答案】B 50 4

【解析】

【分析】

【详解】

[1]使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮，由图可知B 为动滑轮；

[2]由图可知承重绳为4股，衣服和晾衣架的总重力为200N ，所以绳子的拉力 200N 50N n 4

G F === [3]承重绳为4股，所以绕进旋轮上的绳子长度是S =4h =4×1m=4m

【点睛】

6．在水平桌面上放一个重300N 的物体，物体与桌面间的摩擦力为60N ，如图所示，若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦，使物体以0.1m/s 的速度匀速移动时，水平拉力的大小为_____________N ，拉力做功的功率为______________W ．

【答案】20 6

【解析】

【详解】

因为物体在水平桌面上匀速运动，所以物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，即

60N F f ==拉

从图可知，此滑轮组有三股绳子承担对物体的拉力，不考虑绳的重力和绳的摩擦，绳子自

由端的水平拉力为 1160N=20N 33

F F ==⨯拉 水平拉力的功率

320N 30.1m/s=6W W Fs P Fv F v t t

=

===⨯⨯=⨯⨯物 7．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。

8．如图所示，物体A 在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重力为2N 。当B 物体重力为8N 时，它恰好能匀速下降。

（1）以上装置中属于动滑轮的是________（填字母）。

（2）物体A 所受的摩擦力为________N 。

（3）若用一个水平向左的力F 拉物体A ，使其向左匀速运动，则这个力F 大小应为________N 。