历年中考物理易错题汇编-滑轮组的省力问题练习题

一、初中物理滑轮组的省力问题

1．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若12G G =，所用竖直向上的拉力分别为1F 和2F ，拉力做功的功率分别为1P 和2P ，两装置的机械效率分别为1η和2η（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（ ）.

A ．12F F > 12ηη< 12P P <

B ．12F F > 12=ηη 12P P =

C ．12F F < 12ηη= 12P P <

D ．12F F < 12ηη> 12P P >

【答案】B 【解析】 【详解】

CD ．不计绳重及摩擦，因为拉力:

1

F G n

G =+动（）

12n =，23n =，所以绳子受到的拉力分别为：

111

2

F G G =+动（）

221

3

F G G =+动（）

因为12G G =，故：

12F F ＞

故CD 项错误；

AB ．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W G h =额轮，W G h =有用物，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由100%W W 有总

η=?可知，机械效率相

同，即：

12ηη=

又因为所用时间相同，由

W

P

t

=可知，拉力做功的功率：

12

P P

=

故A项错误，B项正确。

2．用一个动滑轮提起重100N的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力60N。若用此动滑轮将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时，拉力功率为_____W。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_____（选填“变大”、“不变”或“变小”）

【答案】44 变大

【解析】

【详解】

[1]根据题意可知，物体以0.2m/s速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度

v=2?0.2m/s=0.4m/s

绳重与摩擦不计，则拉力

F=1

2

(G物+G动)

即

60N=1

2

(100N+G动)

解得G动=20N，用此动滑轮将重200N的物体时，拉力

F′=1

2

?(200N+20N)=110N

拉力功率为

P=F′v=110N?0.4m/s=44W

拉力功率为44W。

[2]较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将增大。

3．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】206

【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

60N F f ==拉

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

11

60N=20N 33

F F ==?拉

水平拉力的功率

320N 30.1m/s=6W W Fs

P Fv F v t t

=

===??=??物

4．一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

=60%G G G η=

+物

物动

则动滑轮的重力为

150N

=

-=

-150N=100N 60%

G G G η

物

动物 故动滑轮的重力为100N 。

5．如图所示，用力F 1和F 2分别匀速提起物体C 时，滑轮_______可以看作等臂杠杆（选填“A"或“B”）.若物体C 重为50牛，滑轮重力不计，则力F 2的大小为___________牛.

【答案】A 25 【解析】 【详解】

[1]由图可知，A 滑轮是定滑轮，所以滑轮A 是等臂杠杆。 [2]滑轮B 是动滑轮,省一半力,所以F 2的大小为25N 。

6．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 =2

G ＝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

11

40cm=20cm=0.2m 22A s h =?=

A 端向左移动速度

A 0.2m

0.04m/s 5s

s v t =

==

7．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

720N 2J m 170W G h ==?=物有

(2)动滑轮与2股绳子接触，故n =2，拉力F 所做的总功为

2400N 1800J m W Fs nFh ===??=总

(3)由功率公式，可知拉力F 做功的功率为

800J

160W 5s

W P t =

==总 (4)该装置提升货物时的机械效率为

720J

100%90%800J

W W η=

?=

=有总

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%。

8．为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。

(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法____。

(2)该起降设备若在1min 内将“潜龙三号”匀速提升了20m ，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW ，则钢丝绳的拉力是多少____？ (3)该滑轮组的机械效率是多少____？

【答案】 7500N 50%

【解析】 【分析】

(1)在使用滑轮组提升重物时，既要考虑到它的省力情况，还应注意动力的施力方向。

(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度，可以得到钢丝绳拉下的长度；已知电动机的输出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功时间，利用公式W

P t

=

得到拉力。 (3)根据G mg =和W Gh =有求出有用功，再根据100%η?有

总

W =W 求出该滑轮组的机械效率。 【详解】

(1)[1]对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如图所示：

(2)[2]钢丝绳端移动的距离

420m 80m s nh ==?=

把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功

351010W 60s 610J W Pt ==??=?

钢丝绳的拉力

5610J 7500N 80m

W F s ?===

(3)[3]“潜龙三号”的重力

341.510kg 10N/kg 1.510N G mg ==??=?

有用功

451.510N 20m 310J W Gh ==??=?有

滑轮组的机械效率

55

310J

100%100%50%610J

W W η?=?=?=?有

9．某同学用如图所示滑轮组将重为300N 的物体以0.2m/s 的速度匀速向上拉动，拉力为125N （不计绳重及摩擦），则动滑轮重_____N ，5s 内人拉绳子做的功是_____J 。

【答案】75 375 【解析】 【分析】 【详解】

[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n =3。根据滑轮组受力关系

+G G F n

=

物动

得

300N+125N 3

动

=G

解得动75N G =。 [2]绳子末端移动距离

30.2m/s 5s 3m 物===??=S nh nv t

5s 内人拉绳子做的功

125N 3m 375J ==?=W Fs

10．如图所示，物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误．．

的是（ ） A ．

1F G =

B ．

21

3

F G

= C ．

312

F G =

D ．

412

F G =

【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由图像可知l 1=l 2，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得F 1=G ，故正确，不符合题意；

B ．由图像可知滑轮组n =3，则21

3

F G =，故正确，不符合题意；

C ．由图像可知动滑轮动力作用在轴上，则32F G =，故错误，符合题意；

D．不计机械自重和摩擦，则斜面为理想斜面，满足FL=Gh，即

41 2

F G

=，故正确，不符合题意。

故选C。

11．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则

A．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙

B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙

C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙

D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：F 甲

＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑

轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式

W

W

η=有

总

可知，有用功相

同时，总功越大的，机械效率越小；

所以选D．

12．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g取10N/kg，则至少需要吊运的次数是（）

A．9次B．10次C．11次D．12次

【答案】D

【解析】 【详解】

由题意及图知吊起重物的绳子股数为n =4，最大拉力1200F N =，一次能吊起的大米重力为：

14412004800G F N N ==?=，

一次能吊起的大米质量为：

14800N 480kg 10N/kg

G m g =

==， 因为每袋大米的质量是50kg ，故一次能吊起的大米袋数为：

1480kg

9.650kg /n =

=袋袋，

由题意知一次能吊起9袋大米，即

19n =，

则至少需要吊运的次数是：

/10011.19n =

=袋

次袋次

，

至少需要吊运12次。故选D 。

13．用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N 的A 、B 两物体，在相同时间内提升相同的高度；已知滑轮重1N ，绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是（ ）

A ．手的拉力F 乙=10N

B ．利用乙种方式做的有用功比较多

C ．甲种方式的机械效率大于乙种方式

D ．手的拉力F 甲做功的功率比F 乙做功的功率大 【答案】C 【解析】 【详解】

A ．乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，

F乙=1

2

(G+G动)=

1

2

×(10N+1N)=5.5N

故A错误；

B．利用两种滑轮都是将G=10N的物体提升相同的高度h，由公式W有用=Gh知，有用功相同，故B错误；

C．甲乙装置所做的有用功相同，用乙装置提重物时，得提起动滑轮所做额外功较多，也

就是乙装置的总功较大，由公式η=W

W

有用

总

知，甲方式的机械效率较高，故C正确；

D．因为乙装置总功较大，并且在相同时间内提升物体，由公式P=W

t

知，乙装置手的拉

力做功功率较大，故D错误。

故选C。

14．如图所示的甲、乙两滑轮组，所用滑轮的规格相同，用它们将相同的重物G匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，以下说法正确的是

A．甲滑轮组所用拉力较大

B．甲滑轮组拉力做的功较多

C．两滑轮组拉力做功的功率一定相等

D．两个滑轮组的机械效率一定相等

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A．不计绳重及摩擦，因为拉力F=（G物+G轮）/n，且n甲=3，n乙=2，

所以，绳子受的拉力：

F甲=（G物+G轮）/3，

F乙=（G物+G轮）/2，

即F甲﹤F乙，故A错误；

B．不计绳重及摩擦，拉力做的功：

W甲=F甲s甲=（G物+G轮）/3×3h=（G物+G轮）h

W 乙=F 乙s 乙=（G 物+G 轮）/2×2h =（G 物+G 轮）h ∴，

W 甲=W 乙，

故B 错误；

C ．甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道，故无法比较功率，故C 错误；

D ．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G 轮h ，W 有用=G 物h ，所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为η=W 有用/W 总，∴滑轮组的机械效率相同，故D 正确； 故答案为D 。

15．建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F 1、F 2、F 3，拉力做的功为W 1、W 2、W 3，有用功率为P 1、P 2、P 3，机械效率为η1、η2、η3，则（ ）

A ．F 1+F 2=F 3

B ．W 1+W 2=W 3

C ．η1+η2=η3

D ．P 1+P 2=P 3

【答案】D 【解析】 【分析】

由图可知，作用在动滑轮上绳子为２股；绳重，摩擦不计时，用Ｆ＝1

(+)n

G G 动 分析F 1,F 2,F 3之间关系；再依==

+W Gh G

W G h G G η=有总

总动

。通过计算特殊值，判断等式是否成立。 【详解】 A ．由题意得

F １＝

11

(+)=+2G G G G n 动动（）； F ２＝11

(2+)=+2

G G G G n 动动（2）；

F １＋F ２＝

111

(+)++(3+2222

G G G G G G 动动动（2）=） Ｆ３＝11

(3+)=+2

G G G G n 动动（3）

因为

11

(3+2)>(3+22

G G G G 动动）

所以

123(+)>F F F

故Ａ不符合题意； Ｂ．由于物体升高均为h ；

W １＋W ２＝F １h ＋F ２h ＝(F １+F ２)h

W 3=F 3h ；

因为(F １＋F ２)>F ３ 所以

123(+)>W W W

故B 不合符题意； C ． 依=

=

+W Gh G

W G h G G η=有总

总动

，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即123<<ηηη ，故C 不合符题意；

D ．由W 有=Gh ，P =

Gh

t

可知 1223++Gh Gh Gh

P P t t t

=

= ； 33Gh P t

=

所以P 1+P 2=P 3，故D 符合题意。 故选D 。 【点睛】

一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。

16．工人用如图所示的滑轮组，在4s 内将重为1500N 的物体沿水平方向匀速移动2m 的过程中，所用的拉力大小为375N ，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法不正确．．．

的是（ ）

A ．绳子自由端沿水平方向移动了4m

B ．物体受到的拉力为750N

C ．拉力F 的功率为375W

D ．该滑轮组的机械效率一定小于100%

【答案】B 【解析】 【分析】

(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据A s ns =求出绳子自由端沿水平方向移动；

(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的

大小相等，根据A 0.4F f G ==求出物体受到的拉力； (3)根据W Fs =求出拉力F 做的功，根据=总

W P t

求出拉力F 的功率； (4)任何机械效率一定小于100%。 【详解】

A ．由图可知，n =2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离

A 22m 4m s ns ==?=

故A 正确，不符合题意；

B ．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力

A 0.40.41500N 600N F f G ===?=

故B 错误，符合题意； C ．拉力F 做的功

375N 4m 1500J W Fs ==?=总

则拉力F 的功率

1500J

375W 4s

W P t =

==总 故C 正确，不符合题意；

D ．该滑轮组克服摩擦做额外功，故该滑轮组的机械效率一定小于100%，故D 正确，不符合题意。 故选B 。

17．小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦,针对这一现象，小明得出了4个结论：①F 1做的功等于F 2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F 1做功的功率等于F 2做功的功率；其中正确的为（ ）

A ．①、②、③

B ．②、③、④

C ．①、③、④

D ．①、②、③、④

【答案】D 【解析】 【分析】

【详解】

①在不计绳重及摩擦时，拉力做的功等于提升物体和动滑轮做的功，因为物重相同，提升的高度相同，所以两次拉力做的功都等于

()=W Fs G G h =+总动

故F 1做的功等于F 2做的功，①正确；

②在不计绳重及摩擦时，甲滑轮组和乙滑轮组的机械效率都为

()W Gh G

W G G G G h η=

==++有用总动

动 即机械效率相等，故②正确；

③甲滑轮组由两段绳子承重，拉力为

()11

2

F G G =

+动 乙滑轮组由三段绳子承重，拉力为

()21

3

F G G =

+动 所以使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，③正确； ④两次拉力做的功，用时也相等，根据W

P t

=知，F 1做功的功率等于F 2做功的功率，④正确； 故选D 。

18．如图所示，在粗糙水平地面上，用10N 的力F 沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）木板B 静止，木块A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动，5s 内木块A 移动了0.5m ，滑轮组的机械效率为80%?下列说法正确的是（ ）

A ．木块A 受到的摩擦力为5N

B ．地面对木板B 的摩擦力为4N

C ．5s 内绳子拉力对木板B 做的功为2J

D ．拉力F 的功率为0.5W 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

A ．滑轮组的机械效率为80%，根据公式2=

W F s

W F s

η有绳总

拉＝

可算出绳子上的力为

80%10N 80%

=

=4N 22

F F ??=拉绳 木块A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动，根据二力平衡，摩擦力等于绳子上的力，为4N ，A 错误；

B ．木板B 静止，受力平衡，对其受力分析，受到绳子的拉力为5N ，方向向右，还受到木块A 的摩擦力为4N ，方向向左，因此地面给木板B 的摩擦力大小为1N ，方向向左，B 错误；

C ．5s 内木板B 静止，绳子拉力对木板B 做的功为0J ，C 错误；

D ．5s 内木块A 移动了0.5m ，则拉力拉着滑轮移动了0.25m ，拉力F 的功率为

10N 0.25m 0.5W 5s

W Fs P t t ?=

=== D 正确。 故选D 。

19．如图所示，不计绳子的质量和一切摩擦作用，整个系统处于静止平衡状态。重物G 1 =100N ，每一个滑轮重力均为20N ，则下列说法正确的是（ ）

A ．b 处绳子的拉力为50N

B ．G 2=280N

C ．e 处绳子的拉力为140N

D ．G 2=200N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

A ．由图知，a 、b 、c 、d 在同一根绳上，拉力相同；e 、f 在同一根绳上，拉力相同；G 1由两根绳子承担

12b G G F +=动

则b 处绳子的拉力为

1100N+20N

60N 22

b G G F +=

==动 故A 错误； C ．e 处绳子的拉力为

2260N 20N 140N e b F F G =+=?+=动

故C 正确；

BD ．G 2由两根绳子加上f 承担，则

22b f G G F F +=+动 2f b F F G =+动

则

24460N 240N b G F ==?=

故B 、D 错误。 故选C 。

20．工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N 的物体向上匀速提起2m ，所用拉力为250N ．

（1）求滑轮组的机械效率；_________

（2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应该怎样绕，请在图乙中画出绳子的绕法；______

（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，不计绳重和摩擦，机械效率的关系是η甲_____η乙（选填“＞”，“=”，“＜”）．

【答案】80%； =

【解析】 【详解】

（1）由图甲可知，滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2，则拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m ， 工人做的有用功： W 有用=Gh=400N×2m=800J ， 工人做的总功：

W 总=Fs=250N×4m=1000J ， 滑轮组的机械效率：800η100%100%80%1000W J

W J

=

?=

?=有用总

； （2）如果要用这个滑轮组达到更省力的效果，绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起，依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮，如图所示：

（3）用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度，做的有用功相同；不计绳重和摩擦，做的额外功是提升动滑轮做的功，由题意可知，动滑轮的重力相同，提升动滑轮的高度也相同，由W=Gh 可知做的额外功相同；因为W 总=W 有用+W 额，所以做的总功相同，由

η100%W W 有用总

=?可知两个滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙．