2020-2021北京中考物理专题复习滑轮组的省力问题的综合题

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．用如图所示的滑轮或滑轮组，将同一物体匀速提高h，最省力的是（滑轮重不计）（）

A．B．C．D．

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．图中滑轮是定滑轮，拉力F=G；

B．图中滑轮是动滑轮，拉力

1

2

F G =；

C．图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力

1

2

F G =；

D．图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，拉力

1

3

F G =；

所以最省力的是D中滑轮组。

故选D。

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=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

100N20N

⨯

+

100%≈83.3%。

3．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 。

4．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg ，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A 端受到的拉力大小为________N 。若5s 内坠砣串下降了40cm ，则输电线A 端向左移动速度是________m/s 。（g 取10N/kg ，不考虑钢绳的热胀冷缩）

【答案】4110⨯ 0.04

【解析】

【分析】

【详解】

[1]20个坠砣的总重力

G =mg =25kg×20×10N/kg=5000N

由图知，使用的滑轮组承担A 端拉力的绳子股数n ＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得

A 12

G F =

则输电线A 端受到的拉力大小 F A =2G ＝2×5000N=1×104N

[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h ＝2s A ，则输电线A 端向左移动的距离

1140cm=20cm=0.2m 22

A s h =⨯=

A 端向左移动速度 A 0.2m 0.04m/s 5s s v t =

==

5．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 Fs

P Fv

t 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

2210N20N

F 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

20N

f F

='=

[2]由图知有2段绳子拉着物体，则有

222m/s4m/s

v v

==⨯=

绳物

则拉力F的功率为

10N4m/s=40W

p 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。

6．小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中：

(1)动滑轮对货物做的有用功；

(2)拉力F所做的总功；

(3)拉力F做功的功率；

(4)使用该装置提升货物时的机械效率η。