一、初中物理滑轮组的省力问题1． 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答案】 (1)720J；(2)800J； (3)160W； (4)90%【解析】【分析】【详解】(1)动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为W有G物 h720N1m720J(2)动滑轮与 2 股绳子接触，故n=2，拉力F 所做的总功为W总FsnFh2 400N1m 800J(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为PW总800J160Wt5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有100%720JW总90%800J答： (1)动滑轮对货物做的有用功为720J；(2)拉力 F 所做的总功为800J；(3)拉力 F 做功的功率为160W ；(4)使用该装置提升货物时的机械效率为 90%2． 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：W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力G16N10NF280%2（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ，拉力做功功率 :P=Fv=10N0.4m/s=4W ；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 1 G G动2动滑轮重力：G 动=2F﹣ G=210N﹣16N=4N ．3． 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283. 3%【解析】【详解】[1] 不计摩擦，拉力F=1 （G 物+G 轮 ）， n 甲=3 ，n 乙 =2，绳子受的拉力：nF 甲=1 （G 物 +G 轮），3F 乙 =1 （ G 物 +G 轮 ），2∴F 甲F 乙，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有用η甲可知，滑轮组的机械效率相同，即：W总=η乙；[3] 如甲图，泥桶由 3 股绳子承担，则 n=3， s=3 h，s=6m，泥桶上升的高度为：1 1h= s= 6m=2m ；3 3[4] 不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：W有用W有用GhG100N100 % ≈ 83.3%η= W总= W有用 W额 = GhG动 h = GG动=100N 20N4． 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= 1 f= 1 60N=20N ；3 3[2] 绳子自由端移动的速度为：v 绳 =3v 物 =30.1m/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摩擦力为 12N[2] 拉力移动的距离s′ =2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N 10m=60J拉力做的功为 60J6． 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F拉 f 60N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F1 F拉160N=20N33水平拉力的功率WFs20N 3 0.1m/s=6WPFv F 3 v物tt7． 小黄同学用水平力F 拉动如图所示装置，使重200N的A 物体5s 内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B 重 100N （物体B 与A 始终接触），此过程中A 受到地面的摩擦力为 24N，弹簧测力计的示数为 16N。
若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为 ___m/s ，物体 A 受到 B 施加的摩擦力 ____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F 大小为 ____N，水平拉力 F 的功率为 ____W答案】 0.12 水平向右 80 9.6【解析】【分析】滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体 A 受到 B 施加的摩擦力的大小及方向；物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力 f 地加上物体 A 受到 B 施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F 为 F 左 的 2 倍，据此计算水平拉力F 的大小；然后利用PFv 计算功率详解】[1] 物体移动的速度s物120102 mv物5s0.24m/st则滑轮移动的速度v轮1 v物2120.24m/s0.12m/s[2] 由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B 受到A 的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A 受到B 施加的摩擦力也为16N，方向水平向右[3] 物体A 受到向左的拉力等于地面对A 的摩擦力加上物体A 受到B 施加的摩擦力，即F左f地fBA24N16N40N滑轮为动滑轮，则水平拉力F 为F 2F左2 40N80 N[4] 水平拉力F 的功率P Fv 轮 80N 0.12m/s 9.6W8． 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%。
若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重________N答案】 100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率G物=60%G物 G动则动滑轮的重力为G物 150NG动 = -G物 = -150N=100。
