2020年中考物理复习专题18滑轮问题试题(含答案和解释)

2020 年中考物理素养突破专题 18 滑轮问题试题 题号 一、填 空题 二、选 择题 三、多 项选 择 四、计 算题 总分 得分 一、填空题 （每空？ 分，共？ 分） 1、利用如图所示的滑轮组，在 5s 内将重为 360N 的物体匀速向上提起 2m，作用在绳端竖直向上的拉力 F 为 150N，该 滑轮组的机械效率是　　，拉力 F 的功率是　　W． 2、利用图中的滑轮组提升重物 A（物体 A 重 1600 N），滑轮组的机械效率为 80%，当物体匀速提升时，作用在绳端的 拉力 F 为_____N，如果增大物重，此滑轮组的机械效率____．（选填“变大”、“变小”或“不变”） 3、如图中，物体 A 重 50N，物体 B 重 30N，物体 A 在物体 B 的作用下向右做匀速直线运动．如果在物体 A 上加一个水 平向左的力 F2 拉动　物体 A，使物体 B 以 0.1m/s 的速度匀速上升，2s 内拉力F2 所做的功是________J．（滑轮和绳子 的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计） 4、一人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为 450N 的物体，若每个滑轮重 50N，人重 600N，则人对地面的压力是 ________N．（不计摩擦力） 二、选择题 （每空？ 分，共？ 分） 5、如图所示，工人用 250N 的力将重 400N 的物体匀速提升 2m，共用了 10 秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下 列说法正确的是 A．绳子自由端移动的距离是 6m B．动滑轮的重是 10N C．工人做功的功率是 80W D．滑轮组的机械效率是 80％ 评卷人 得分 评卷人 得分三、多项选择 （每空？ 分，共？ 分） 6、某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示，若水泥重为 G0，桶重 为 G1，动滑轮重为 G2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为η，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力 F 为 （ 　） A．F= B．F= C．F= +G1 D．F= 7、某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线 a 所示，物体上升的高度随时 间变化的关系如图中图线 b 所示。已知物体的质量为 450g，所用动滑轮的质量为 50g，绳子自由端的拉力 F 为 1.3N， g 取 10N/kg。在 0～2s 的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为 5.0cm/s B．拉力 F 的功率为 0.26W C．有用功为 0.45J D．滑轮组的机械效率为 90% 四、计算题 （每空？ 分，共？ 分） 8、如图所示，物体 A 的质量为 50kg．当力 F 为 100N 时，物体 A 恰能匀速前进．若物体 A 前进 0.5m 所用时间为 10s， （不计绳和滑轮重）求： （1）物体 A 的重力．（2）物体 A 受到的摩擦力． （3）力 F 做的功． （4）力 F 做的功率？ 9、小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为 60kg，在 F=50N 的拉力作用下，货箱以 0.1m/s 的速度做匀 速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力 f 为货箱重的 0.2 倍．求： （1）货箱的重力是多少？ （2）拉力 F 的功率是多少？ （3）货箱运动了 1min，克服摩擦所做的功是多少？ （4）此滑轮组的机械效率是多少？ 10、利用如图所示的滑轮组，在 5s 内将重为 300N 的物体匀速向上提起 0.2m，竖直向上的拉力 F 为 125N．求： （1）滑轮组的机械效率； 评卷人 得分 评卷人 得分（2）拉力的功率． 11、如图所示，用滑轮匀速提起 1200N 的重物，拉力做功的功率为 1000W，绳子自由端的上升速度为 2m/s，（不计绳 重和摩擦）求： （1）作用在绳自由端的拉力多大？ （2）滑轮组的机械效率为多大？ （3）若用此滑轮组匀速提起 2400N 的重物，作用在绳子自由端的拉力为多少？ 12、如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求： （1）若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力 F1 和 F2 之比； （2）若不计绳重及摩擦，重物质量为 400g，动滑轮质量为 100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。 13、如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了 1m，共用时 5s，已知 汽车所受阻力为 1200N，司机师傅的拉力功率为 300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下， 求： （1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？ 参考答案 一、填空题 1、80%；180． 【解析】由图可知，n=3，则绳端移动的距离： s=nh=3×2m=6m， 拉力做的功： W 总=Fs=150N×6m=900J， 有用功： W 有=Gh=360N×2m=720J，滑轮组的机械效率：η= ×100%= ×100%=80%； 拉力 F 的功率：P= = =180W． 2、500N，变大 【解析】已知：G＝1600N，机械效率η＝80% 设提升时，物体上升 h． 根据图，拉力上升高度为 S＝4h η＝ ＝ 　　F＝ ＝ ＝500N 分析物重对机械效率的影响 η＝ ＝ ＝ ＝ 若 h、W 额不变，G 增大，η提高． 3、12J 【解析】拉力的功 W＝Fs，要正确求出功，必须求出拉力和拉力移动的距离，这就和滑轮组的受力分析综合起来了． 已知：GA＝50N，GB＝30N，vB＝0.1 m/s，t＝2s．求：W A 向右运动，受向右拉力 F1 和向左的摩擦力 f，A 匀速运动：f＝Fl． 与 B 相连的滑轮上方共有 3 根绳子承担物重 GB． ∴　F1＝ GB＝ ×30＝10 f＝F1＝10N 当 A 向左运动时，A 受向左的拉力 F2 和向右的摩擦力 f 及向右的绳子拉力 F1． F2＝f＋F1（F1= GB＝10N），f 大小不变 ∴　F2＝10N＋10N＝20N 在 2s 内，物体上升距离 h＝vB×t＝0.1m/s×2s＝0.2m 拉力移动距离 s＝3h＝3×0.2m＝0.6m 拉力做的功 W＝F2s＝20N×0.6m＝12J 4、人对地面压力 350N 【解析】人对地面的压力大小，取决于人受的力，而人受的力，又与滑轮组绳子上的拉力 F 有关．滑轮组上承担物重 的绳子根数为 2．所以滑轮组绳子上的拉力： 　F＝ （G＋G 动）（G：物重，G 动：动滑轮重） ＝ （450N＋50N）＝250N 人受力为：重力 G′，绳子的拉力 F 和地面的支持力 N．F＋N＝G′ 支持力：N＝G′－F＝600N－250N＝350N 根据相互作用力大小相等，人对地面的压力：F′＝N＝350N 二、选择题 5、D 【解析】（1）动滑轮上的绳子段数 n=2，所以绳子自由端移动的距离是 s=nh=2×2m=4m； （2）需考虑 G 动，忽略绳重和摩擦 F=(G+G 动）/n 250N=(400N +G 动）/2 解得：G 动=100N （3）有用功：W 有=Gh=400N×2m=800J 拉力 F 所做的总功：W 总=Fs=250N×4m=1000J η＝（W 有用/W 总）×100％　=G/n F=400N/（2×250N）=80% （4）P 总=W 总/t=1000J /10s=100W 三、多项选择 6、AD． 【解析】（1）由图知，n=3，不计绳重和摩擦，拉力 F= （G0+G1+G2），故 A 正确、B 错； （2）由图知，n=3，则拉力端移动的距离 s=3h， 由η= = = = 得： F= ，故 C 错、D 正确． 7、BC 【解析】（1）根据 v＝ 可求速度； （2）根据 P＝Fv 可求拉力 F 的功率； （3）有用功 W 有用＝Gh； （4）由图线 ab 所示分析可得，s＝nh 可知 n 的示数，滑轮组的机械效率为 η＝ ＝ ＝ ＝ 可求。 A、绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线 a 所示，绳子自由端移动的速度为：v＝ ＝ ＝ 20cm/s，故 A 错误； B、拉力 F 的功率：P＝Fv＝1.3N×0.2m/s＝0.26W，故 B 正确； C、有用功：W 有用＝Gh＝mgh＝0.45kg×10N/kg×0.1m＝0.45J，故 C 正确； D、由图线 ab 所示分析可得，s＝nh 可得 n＝ ＝ ＝4， 滑轮组的机械效率为： η＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ×100%＝86.5%，故 D 错误。 四、计算题 8、（1）490N　　（2）200N　（3）100N　　（4）10W 【解析】（1）A 的重力：G＝mg＝50kg×9.8N/kg＝490N （2）A 匀速前进：f＝2F＝200N （3）10s，物体 A 前进：s1＝0.5m 拉力 F 向前移动距离：s2＝2×0.5m＝1m 力 F 做功：W＝Fs2＝100N×1m＝100J （4）力 F 功率：P＝ ＝ ＝10W 9、（1）600N（2）15W（3）720J（4）80％ 【解析】（1）根据 G=mg 可求货箱的重力。 （2）V 绳=3 V 物=3×0.1m/s=0.3m/s 拉力 F 的功率由 P=FV 绳求出。 （3）物体移动路程 S 物=V 物 t=6m ｆ=0.2G=120N 由 W = f s 求克服摩擦所做的功。 （4）根据 W 有= f s，S 绳=V 绳 t，W 总=FS 绳分别求有用功、总功 所以由η= W 有/W 总求出滑轮组的机械效率。 10、（1）滑轮组的机械效率为 80%； （2）拉力的功率为 15W． 【解析】（1）有用功 W 有用=Gh=300N×0.2m=60J， W 总=Fs=F×3h=125N×3×0.2m=75J， 滑轮组的机械效率： η= ×100%= ×100%=80%； （2）拉力的功率：P= = =15W。 11、见解析。 【解析】求滑轮组的机械效率关键是搞清有用功和总功．涉及功率时，也同样要区别有用功率和总功率．已知 G＝ 1200N，P 总＝100W，vF＝2m/s 在分析已知条件时，应注意此时拉力的功率为总功率，速度为拉力 F 移动的速度 （1）∵　P 总＝ ＝F·vF ∴　F＝ ＝ ＝500N （2）η＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝80% （3）当物体重力为 G′＝2400N 时，机械效率也要变化，但不计绳重和摩擦时，由前面给的已知条件，可先求出动滑 轮重，由 F＝ （G 动＋G） G 动＝3F－G＝1500N－1200N＝300N 当 G′＝2400N 时 F 拉′＝ （G 动＋G′）＝ （300N＋2400N）＝900N 12、（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力 F1 和 F2 之比为 3：2； （2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是 80%。 【解析】（1）由图知，甲图中，n1=2；乙图中，n2=3， 若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力 F= G， 两次拉力 F1 和 F2 之比： F1：F2= G： G= ： =3：2； （2）利用 G=mg 求重物重力、动滑轮重力，因为不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η= = = ，所以甲、乙两装置的机械效率相同，利用η= 计算。 重物的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N， 动滑轮的重力：G 轮=m 轮 g=0.1kg×10N/kg=1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η= = = ， 由于两装置中物重和动滑轮重均相同， 所以甲、乙两装置的机械效率： η1=η2= = ×100%=80%。 13、（1）500N；（2）80%． 【解析】使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动 s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是 n 股，则绳自 由端移动的距离 s′=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的 n 倍。 （1）绳子自由端移动的距离 s=ns 汽车=3×1m=3m， 绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s， 由 P= = =Fv 得，工人的拉力：F= = =500N； （2）拉力所做总功：W 总=Fs=500N×3m=1500J； 工人所做有用功：W 有用=fs 汽车=1200N×1m=1200J， 滑轮组的机械效率：η= ×100%= ×100%=80%．