备战2022 中考科学 重难点练习 专题2.4 滑轮组、斜面

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专题2.4滑轮组、斜面
1.（2019·嘉兴、舟山10）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）

A. 两个滑轮在装置中起的作用相同
B. 拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C. 沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D. 将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
【答案】 C
【解析】A.下面的滑轮是动滑轮，上面的滑轮是定滑轮，二者的作用不同，故A错误；
B.因为动滑轮上有2段绳子承担物重，因此拉力移动的距离是配重移动距离的2倍，故B错误；
C.使用定滑轮不省力不费力，且拉力的大小与方向无关，故C正确；
D.将配重提升相同高度，直接做的功为W=Gh，用该装置做的功为：W=（G+G动）h，因此二者不同，故D错误。
故选C。
2.（2019·绍兴15）如图是上肢力量健身器示意图。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AB=3BO，配重的重力为120牛。重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛。在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知F1：F2=2：3，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。下列说法正确的是（ ）

A. 配重对地面的压力为50牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛
B. 配重对地面的压力为90牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛
C. 健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛
D. 配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛
【答案】 C
【解析】当配重在地面上保持静止状态时，它受到的绳子的拉力F为：F=G-FN；
因为动滑轮上有2段绳子承担物重，
因此杠杆A点受到的拉力：；
根据杠杆的平衡条件得到：；

因为： AB=3BO ；
所以：AO=2BO；
那么：；
即：；
当压力为85N时，；
当压力为60N时，；
因为： F1：F2=2：3 ；
所以：；
解得：G动=30N；
A.当配重对地面的压力为50N时，B点向下的拉力为：

， 故A错误；
B.当配重对地面的压力为90N时，B点向下的拉力为：

， 故B错误；
C.健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时，
根据得到：
；
解得：FN=35N，故C正确；
D.配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，
根据得到：
；
因为人的最大拉力等于体重500N，因此配重不可能匀速拉起，故D错误。
故选C。
3.（2018西湖区一模•26）（6分）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3m长的斜面，把1200N的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，物受到的摩擦力为 （g取10N/kg）。
【答案】（1）400N（2）80%（3）100N
【解析】（1）由题意得：假设斜面光滑，则推力所做的功全部转化为重物的重力势能，则有：FS=Gh，S=3m，G=1200N，h=1m。解得F=400N。
（2）
（3）f=500N-400N=100N
4. (2017年杭州.11)如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子的重量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦），那么在此过程中

A．物体M与地面间的摩擦力为5牛
B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦
D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
【答案】C
【解析】由题意得，物体在水平地面做匀速直线运动，故物体M受力平衡；根据图得：M所受摩擦力大小等于弹簧测力计示数大小的2倍，即摩擦力为20N，故选项AB均错误；绳自由端的移动速度是M运动速度的2倍，即v绳=2m/s，则水平拉力F做功的功率为P=Fv绳=10N×2m/s=20W，故C选项正确； 1秒内物体移动的距离s为1米，设M受到的拉力为F拉，则拉力做功为W=F拉s=20N×1m=20J，故D选项错误。
5、（2018西湖区一模•11）（3分）如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提升重为G的物体，且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦，每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，以下说法正确的是（　　）
A、甲的拉力小于乙的拉力
B、甲、乙绳子自由端移动的速度相同
C、甲、乙的机械效率相等
D、拉力甲的功率大于拉力乙的功率

【答案】C
【解析】A、如图所示，甲中有两根绳子和动滑轮相连，乙中有三根绳子和动滑轮相连，故F甲=，F乙=，甲的拉力大于乙的拉力。故A选项错误。
B、根据滑轮组的特点，甲绳子自由端移动的速度=2V物，乙绳子自由端移动的速度=3V物 ，
故甲绳子自由端移动的速度小于乙绳子自由端移动的速度。故B选项错误。
C、 根据能量守恒定律可得，拉力所做功全部转化为物体和动滑轮的重力势能，因为甲乙两图中物体和动滑轮的质量相同，故它们的有用功、额外功都相等，那么，它们的机械效率也相等。故C选项正确。
D、 P=FV，故P甲=P乙。故D选项错误。
6.某“山体滑坡”事故，救援过程中，工程队利用如图滑轮组搬开重物进行营救，若每个滑轮重为30N，用这个滑轮组把重300N的物体在5s内匀速提升2m，不计绳重及摩檫，则下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F大小是130N B. 滑轮组的机械效率约为77%
C. 拉力的功率为132W D. 若再增加一个滑轮组能提高机械效率

【答案】C
【解析】A．因为不计绳重和摩擦，所以拉力F=1/3(G物+G动)=1/3(300N+30N)=110N，故A错误；
B．使用滑轮组做的有用功：W有=Gh=300N×2m=600J，绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m，
则使用滑轮组做的总功：W总=Fs=110N×6m=660J，
滑轮组的机械效率：η=W有/W总×100%=600J/660J×100%≈90.9%，故B错误；
C．此时拉力的功率是：P=W总/t=660J/5s=132W，故C正确；
D．在其他量不变的情况下，再增加一个动滑轮，所做的额外功会增加，据η=W有/W总×100%=W有/(W有+W额)×100%可知，滑轮组的机械效率会变低，故D错误；。
7.如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时，能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动。若只用水平向左的力F2拉物体B时，能使物体A以0.3m/s速度匀速上升，不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦。下列判断正确的是( )
A. 物体B受到的摩擦力为6N B. 拉力F2大小为10N
C. 拉力F2的功率为2.4W D. 拉力F1的功率为0.4W

【答案】C
【解析】A. 当B水平匀速向右运动时，f=3(F1+GA)=3×(2N+1N)=9N；故A错误； 
B、水平向左拉物体B时，由平衡条件得：F2=3GA+f=3GA+f=3×1N+9N=12N；故B错误； 
C、水平向左拉物体时，B的移动速度为vB=vA/3=0.3m/s/3=0.1m/s，拉力F2功率为P2=F2×vB=12N×0.1m/s=1.2W；故C正确； 
D、用力F1竖直向下拉物体A时，拉力F1的功率P1=F1v=2N×3×0.6m/s=3.6W，故D错误。 
故选：C。
8.用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M,已知被提升的物体M质量为76kg,M的体积为3×10-3m3,在物体M未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦力大小。下列分析不正确的是（ ）
A.此过程中，绳子自由端拉力F大小为400N
B.动滑轮重为70N
C.当物体M没有露出水面时，动滑轮下端绳子上的拉力为730N
D.当物体M没有露出水面时,滑轮组机械效率为95%

【答案】D
【解析】A.由甲图可得绳子的股数为2，
则绳子自由端移动的距离为：；
由题意可知，物体M提升了10m的高度所用的时间为：；
由乙可知，20s时拉力所做的总功为8000J，则拉力做功的功率是：
绳子自由端的拉力F大小为：;
故A正确；
C.物体M的重力：;
物体没露出水面时，所受的浮力： 
则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：;
故C正确；
B.因为，则;
故B正确；
D.由上可知：;
则滑轮组提升货物的机械效率为：；
故D错误；
故选D。
9.如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体A沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体A的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)，那么在此过程中( )
A.物体A与地面间的摩擦力为5牛 B.物体A与地面间的摩擦力为20牛
C.水平拉力F做功的功率为10瓦 D.1秒内重力对物体A做功为10焦

【答案】C
【解析】AB、物体A沿水平地面做匀速直线运动，向右的拉力和向左的摩擦力是一对平衡力，大小相等，因为向右的拉力与弹簧测力计的示数相等，所以物体A与地面间的摩擦力等于弹簧测力计的示数，为10N，故AB错误；
C. 该滑轮为动滑轮,图中有2段绳子,所以vA=2vF,即动滑轮的速度为12×1m/s=0.5m/s，
图中动滑轮随物体一起做匀速直线运动,动滑轮在水平方向上受向右的拉力F和向左的两个拉力(大小与弹簧测力计与摩擦力示数之和相等)，所以拉力F=10N+10N=20N，
水平拉力F做功的功率为：P= Fv=20N×0.5m/s=10W，故C正确；
D. 重力在竖直方向上，物体A在竖直方向上没有移动距离，重力没有做功，故D错误。
故选：C。
10.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N.若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有( ) A.以A为参照物，B是静止的 B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.绳子拉物体A的功率为1W D.在运动过程中若将拉力F增大，弹簧测力计的示数也会增大

【答案】C
【解析】A. 匀速拉动A的过程中，以A为参照物，B与A之间的位置不断发生变化，所以B是运动的，故A错误；
B. 由图可知,F作用在动滑轮上,由动滑轮的特点可知,动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一,物体A的移动速度为0.2m/s(即绳端移动速度)，所以动滑轮的移动速度为0.1m/s，故B错误；
C. 由图可知,滑轮为动滑轮,绳端拉力为F的一半,即F绳=F=0.5×10N=5N，
则绳子拉物体A的功率P=W/t=F绳s绳t=F绳v绳=5N×0.2m/s=1W，故C正确；
D. 测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，在运动过程中若将拉力F增大，B物体仍然静止，由于B和A之间的摩擦力不变，所以测力计的示数不变，故D错误。
故选C.
11.在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到斜面顶端，如图所示．斜面长2m、高1m，沿斜面向上的拉力为40N，g取10N/kg，下列说法正确的是(　　)

A. 物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B. 做的有用功为40J
C. 该斜面的机械效率为62.5% D. 物体受到的摩擦力大小为10 N
【答案】C
【解析】A. 沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；
B. 所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B正确；
C. 拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；
斜面的机械效率为：η=W有用/W总×100%=50J/80J×100%=62.5%，故C正确；
D. 克服摩擦力所做的额外功：W额=W总−W有=80J−50J=30J，
由W额=fs可得,物体受到的摩擦力：f=W额/s=30J/2m=15N，故D错误。
故选BC.
12.如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1=F2，则斜面两边的机械效率ηB、ηC和的大小关系是（　　）

A. ηB＜ηC B. ηB=ηC C. ηB＞ηC D. 不能确定
【答案】C
【解析】同一物体升高的高度相同，根据公式W=Gh可知有用功相同；因为CA＞CB；拉力相同，根据公式W=FS可知F2做的功大；因为η=W有效/W总，所以总功越大，机械效率越低，即ηB＞ηC.
13.如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F的大小及做的功为（　　）

A. 5N；50J B. 10N；25J C. 10N；100J D. 5N；200J
【答案】B
【解答】如图所示，将图形逆时针旋转90°，则滑轮为动滑轮，
方法一：不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，
∵A受地面的摩擦力f==5N，
∴F=2f=2×5N=10N；
物体A在水平方向上匀速移动5m，则拉力移动的距离：s=×5m=2.5m，拉力F做的功：W=Fs=10N×2.5m=25J。
方法二：不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功等于克服物体受到摩擦力做的功，W=fs=5N×5m=25J。
14.如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（　　）

A. F2的功率为0.6W B. 弹簧测力计读数为9N
C. 物体A和地面之间有摩擦力D. 如果增大F2,物体A可能向左运动
【答案】D
【解答】A. 由图知，水平使用滑轮组，，拉力端移动速度：，
拉力做功功率：，故A正确；
B. 不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，
弹簧测力计的示数：，故B正确；
C. 对于物体A，受到的力有：B向左的摩擦力、向右的拉力，
因为A静止，所以地面向右的摩擦力：，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；
D. 如果增大，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错。
故选：D。
15.如图，斜面长为L、高为h，物体重为G，用一个水平推力F将物体匀速推上斜面的顶端．则下列说法正确的是（ ）
A. 斜面的效率为η=Gh/FL B. 斜面的效率为η=Gh/F
C. 斜面对物体的摩擦力为f=（FL-Gh）/L D. 力F对物体所做的功，等于物体机械能的增加值

【答案】A
【解析】∵斜面的高为h，物体的重力为G，
∴有用功为：W有用=Gh，
又∵斜面长为L,高为h,所以物体移动的距离为s= ，推力为F，
∴总功为：W总=Fs=F，
则机械效率为：η=W有用W总=Gh/ F，故A错误，B正确；
∵W总=W有用+W额，
∴克服摩擦做的额外功：W额=W总−W有用= F −Gh，
∵W额=fL，
∴斜面对物体的摩擦力为f= F −Gh/L，故C错误；
力对物体做的功为总功，等于物体机械能的增加和克服摩擦做的额外功之和，故D错误。
故选B.
16.如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态.当用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时,能使物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动,若只用水平向左的力F2拉物体B时,能使物体A以0.3m/s速度匀速上升,不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦.下列判断正确的是( )

A. 物体B受到的摩擦力为8N B. 拉力F2大小为10N
C. 拉力F2的功率为2.4W D. 拉力F1的功率为1.2W
【答案】C
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，
A. 不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，
当B水平匀速向右运动时，由力的平衡条件得物体B运动时受到的摩擦力：
f=n(F1+GA)=3×(4N+2N)=18N，故A正确；
B. 水平向左匀速拉物体B时，因B对水平面的压力不变、接触面的粗糙不变，所以B受到的摩擦力仍然为18N，
由力的平衡条件可得拉力F2:F2=nGA+f=3×2N+18N=24N，故B正确；
C. 用力F1竖直向下拉物体A时,物体A的速度：vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s，
则拉力F1的功率：P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W，故C错误；
D. 水平向左拉物体B时,B的移动速度：v B′=1nv′A=13×0.3m/s=0.1m/s，
则拉力F2的功率：P2=F2v B′=24N×0.1m/s=2.4W，故D正确。
故选：C。
17.如图所示（滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计）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F拉动物体A，使物体B匀速上升，则该拉力F的大小为（　　）

A. 10N B. 20N C. 30N D. 50N
【答案】B
【解答】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝3，滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦均不计，
则绳子自由端的拉力：
F′＝1/3；GB＝1/3×30N＝10N，
根据力的作用是相互的可知，物体A受到绳子的拉力：
F″＝F′＝10N。
因为物体A向右做匀速直线运动，受到向右的拉力与向左的摩擦力是一对平衡力；
则物体A受到的摩擦力：f＝F″＝10N，
当在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B匀速上升，物体A将水平向左做匀速直线运动，
此时A受到向左的拉力F、向右的绳子拉力F″、向右的摩擦力f（且摩擦力大小不变），
根据力的平衡条件可知，施加的水平向左的力：
F＝f＋F″＝10N＋10N＝20N。
18.用如图所示滑轮组拉起G=100N的重物,不计轮与轴的摩擦和滑轮的重力,拉力F为（ ）
A. 25N B. 12.5N C. 100N D. 200N

【答案】B
【解析】如图：

根据动滑轮可以省一半的力可知，
对于动滑轮1来说,A段绳子的拉力FA=0.5G=0.5×100N=50N；
对于动滑轮2来说,B段绳子的拉力FB=0.5FA=0.5×50N=25N；
对于动滑轮3来说,C段绳子的拉力F=0.5FB=0.5×25N=12.5N.
故选B.
19.一位建筑工人把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升的距离为h，不计绳重和轮与轴的摩擦.下列表述正确的是( )

A. 有用功为m2gh，动滑轮重为2F－(m1＋m2)g
B. B. 有用功为m2gh滑轮组的机械效率为m1g/2F
C. 有用功为(m1＋m2)g，滑轮组的机械效率为m1g/2F
D. 额外功为(2F－m1g－m2g)A，绳子移动的距离为2h
【答案】A
【解析】由图知：作用在动滑轮上的绳子有2段，绳子拉下的长度是2h，
①有用功为W有用=Gh=m2gh，故C错误；
②总功为W总=Fs=F⋅2h=2Fh；
③机械效率为η=W有用/W总=m2gh/2Fh=m2g/2F，故B错误；
④额外功为W额=W总−W有用=2Fh−m2gh=(2F−m2g)h，故D错误；
⑤对吊篮做的功为W1=G1h=m1gh
对动滑轮做的功为W动滑轮=W额−W1=(2F−m2g)h−m1gh=(2F−m2g−m1g)h，
动滑轮的重力为G动滑轮=W动滑轮/h=(2F−m2g−m1g)h/h=2F−(m1+m2)g，
故A正确。
故选A.
20.为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，晓龙同学利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、木块、小车等器材设计了如图所示的实验装置，实验测量的数据如表
实验 次数
斜面倾斜 程度
小车重量 G/N
斜面高度 h/m
沿斜面拉 力F/N
斜面长度 s/m
机械 效率
l
较缓
3
0.2
1.6
l
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1

3
最陡
3
0.4
2.0
1
60%
请你根据表中的数据解答下列问题：

(1)在第2次实验中，斜面的机械效率是 。
(2)斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系是 。
(3)在实验中,用弹簧测力计拉物体在斜面上做 运动，物体受到的摩擦力f与拉力F的大小关系为f F(选填“>”、“=”或“