备战中考物理滑轮组的省力问题(大题培优 易错 难题)含答案

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．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 2

F G G ''=

+=+=动物 拉力做的总功

10N 2m 20J W F s '='=⨯=总

3．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】 【分析】 【详解】

（1）由图知，n =2，则拉力端移动的距离s =2h ，滑轮组的机械效率：

22W Gh Gh G

W FS F h F

η=

=

==有用总

则拉力

16N 10N 2280%

G F η=

==⨯ （2）拉力端移动的速度

v =2v 物=2×0.2m/s=0.4m/s ，

拉力做功功率:

P=Fv =10N×0.4m/s=4W ；

（3）不计绳重及摩擦，拉力

()1

2

F G G =

+动 动滑轮重力：

G 动=2F ﹣G =2×10N ﹣16N=4N ．

4．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

1

3

F 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

11

60N 20N 33

F f =

=⨯= [2]物体运动的距离为

3m 1m 33

s 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（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F 的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N ， 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N 。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m ，拉力 F 做功_____J 。

【答案】12 60 【解析】 【分析】 【详解】

[1]由图可知，n =2，弹簧测力计的示数为6N ，则拉力为6N ，摩擦力

f =2×6N=12N