1、精品试题20届中考物理压轴培优练 专题07 含滑轮组的综合问题解析版压轴专题07：含滑轮组的综合问题一选择题（共6小题）1（2018江岸区校级模拟）逸灵同学用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。对下列分析计算不正确的是（）A物体A的质量为50kg，则物体A的重力是500N B如图甲所示，她对绳子自由端的拉力为150N时，地面对质量为50kg物体A的支持力是100N，则一个动滑轮的重力为50N C她利用如图乙所示的滑轮组将物体A在空中匀速提升了2m，则她做的功是1100JD她用图乙所示的滑轮组，将密度为1.5103kg/m3的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间
2、t变化的图象如图丙所示。已知F2与F1之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为 75%则液体密度是1103kg/m3【答案】C。【解析】A、物体A的重力：Gmg50kg10N/kg500N，故A正确；B、如图甲，由题意可知，逸灵没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得GF拉+F支，滑轮组对A的拉力：F拉GF支500N100N400N，根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得，3FF拉+G动，所以动滑轮的重力：G动3FF拉3150N400N50N，故B正确；C、为了
3、提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3：由图乙可知，n4，此时绳端的拉力F（G+2G动）（500N+250N）150N，绳子移动的距离：snh42m8m，逸灵做的功：WFs150N8m1200J，故C不正确；D、不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率：，代入数据可得：75%，解得GB300N；已知B的密度，由可得，B的体积：VB0.02m3；在空气中，绳端的拉力：F2（GB+2G动）（300N+250N）100N，已知F2F150N，则在水中绳端的拉力：F1F250N100N50N50N，B物体浸没在水中时，以B物体和2个动
4、滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得4F1+F浮BGB+2G动，则B在水中受到的浮力：F浮BGB+2G动4F1300N+250N450N200N；由F浮B液gV可得，液体的密度：液1103kg/m3，故D正确。2（2018荆州）如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不
5、计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（）A物体A所受滑动摩擦力大小为275N BF的大小为530N CF做功的功率为42W DB的重力为500N【答案】B。【解析】（1）由图可知，两条绳子向下拉弹簧测力计，弹簧测力计的示数：F示2F拉1+G轮，即：550N2F拉1+50N，则滑轮组绳子末端受到的拉力：F拉1250N，又因为滑轮组绳子末端受到的拉力：F拉1 （G轮+GB），250N（50N+GB）解得B的重力：GB700N；由于力的作用相互的，物体A受到的水平拉力：F1F拉1250N，因为物体A匀速直线运动，所以A物体所受摩擦力：fF1250N；（2）在物体B下加挂重为90
6、N的物体C后，滑轮组绳子末端受到的拉力：F拉2 （G轮+GC+GB）（50N+90N+700N）280N，由于力的作用相互的，物体A受到向右的拉力：F右F拉2280N，因为物体A对桌面的压力、接触面的粗糙程度不变，所以物体A受到摩擦力不变，还是250N，此时物体A受到向左的拉力F、向右的拉力F右、向右的摩擦力f，因为物体A向左匀速直线运动，所以可得：FF右+f280N+250N530N，物体A左移的速度：v3v物35cm/s15cm/s0.15m/s，拉力做功功率：PFv530N0.15m/s79.5W。可见，ACD错、B正确。3（2016长沙县校级模拟）如图所示，质量为70 kg的工人利用滑
7、轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B当提升物体A时，工人在5 s内将质量为100 kg的物体A提升1 m，此时滑轮组的机械效率为80%；当用同样的速度提升物体B时，滑轮组的机械效率为75%假设在拉绳子的过程中，工人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。g取10 N/kg则下列说法正确的是（）A工人对物体A做的功是1250J B动滑轮重300N C工人在提升物体B时做功的功率是150W D匀速提升物体B时工人对地面的压力是200N【答案】D。【解析】A、物体A的重力：GAmAg1000kg10N/kg1000N；工人对A做的有用功：W有用Gh1000N1m100
8、0J，故A错；B、不计绳重和摩擦，80%，解得动滑轮的重力G轮250N，故B错；C、不计绳重和摩擦，75%，解得物体B的重力GB750N，物体B移动速度等于A速度，vBvA0.2m/s，由图知n2，拉力端的速度v2vB20.2m/s0.4m/s，不计绳重和摩擦，此时的拉力F（GB+G轮）（750N+250N）500N，工人在提升物体B时做功的功率：PFv500N0.4m/s200W，故C错；D、匀速提升物体B时工人对地面的压力：F压G人F70kg10N/kg500N200N，故D正确。4（2017江油市模拟）如图所示，物体A的质量m12kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度在水平面
9、上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。则下列错误的是（）A物体A与水平面间摩擦力f的大小12 N B拉力F的大小24 N C物体A运动10s的过程中，拉力F所做的功12 J D在1s内拉力的功率是2.4 W【答案】D。【解析】A、因做匀速直线运动，物体A处于平衡状态，绳子的拉力等于物体A与水平面间摩擦力f则：fF示12N，故A正确；B、由图方向可知，作用在动滑轮轴上的拉力：F2f212N24N，故B正确；C、由图可知，n2，所以ssAvt0.1m/s10s0.5m，拉力F所做的功：WFs24N0.5m12J，故C
10、正确；D、拉力F所做功的功率：PFv24N0.1m/s1.2W。5（2017达州）如图所示，用20N的水平拉力F拉滑轮，可以使重15N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B重8N，弹簧测力计的示数为3N且保持不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（）A地面受到的摩擦力为10N B滑轮移动的速度为0.4m/s C在2s内绳子对物体A所做的功为4J D水平拉力F 的功率为4W【答案】C。【解析】A、图中使用的是动滑轮，拉力F2F左，物体A受到向左的拉力：F左F20N10N，而fBF示3N，物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上B的摩擦力fB，
11、即F左f地+fB，所以地面受到的摩擦力：f地F左fB10N3N7N，故A错误；B、滑轮移动的速度v轮v物0.2m/s0.1m/s，故B错误；C、A物体移动的距离为svt0.2m/s2s0.4m，对A做功：WF左s10N0.4m4J，故C正确；D、拉力做功功率PFv轮20N0.1m/s2W，故D错误。 6（2019成都）（多选）如图甲所示的装置，每个滑轮的重力为10N，物体A的重力GA100N，物体B的重力GB40N，对A施加水平向右的拉力F1110N，使A以0.1m/s的速度匀速向右运动；撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2m
12、/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的是（）A甲图中，A受到的摩擦力为110N B乙图中，F2的大小为45N C乙图中，P点处受到的拉力为145N D乙图中，F2做功的功率为2W【答案】CD。【解析】A、因为B物体重40N，则B拉左侧绳子的力FBGB40N，由图知有两段绳子吊着动滑轮，不计绳重及滑轮转轴处的摩擦等，由力的平衡条件可得2FBG动+F左（F左为动滑轮下面绳子的拉力），所以F左2FBG动240N10N70N，由图甲可知，当A以0.1m/s的速度匀速向右运动时，受向右的拉力F1、向左的摩擦力f、向左的拉力F左，这三个力平衡；由力的平衡条件可得
13、，A受到的摩擦力：fF1F左110N70N40N，故A错误；B、乙图中，撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，A以0.2m/s的速度匀速左运动，此时压力变为原来的2倍，接触面的粗糙程度不变，摩擦力变为原来的2倍，即f2f240N80N，把A和它右侧的物体看做一个整体，该整体受到向左的拉力F左、向右的摩擦力f，因二者向左做匀速运动，所以绳子对整体向左的拉力F左f80N，已知动滑轮的重力为10N，且n2，不计绳重及滑轮转轴处的摩擦等，所以滑轮组中每段绳子的拉力为：F（G动+F左）（10N+80N）45N，以B为研究对象，由力的平衡条件可得F2+GBF，所以F2FGB45N40N5N，故B
14、错误；C、乙图中，P点处受到的拉力为定滑轮的重力和三段绳子向下的拉力，则P点处受到的拉力为：F3F+G定345N+10N145N，故C正确；D、乙图中，A以0.2m/s的速度匀速向左运动，因为有两段绳子吊着物体，所以拉力F2的运动速度为：v绳2vA20.2m/s0.4m/s，则F2做功的功率为：PF2v绳5N0.4m/s2W，故D正确。三填空题（共2小题）7（2019长沙模拟）某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度，设计了如图所示的一套装置：A是弹簧测力计，B是边长为10cm的正方体浮子，C是圆柱形容器，底面积为200cm2，高为60cm。D是一固定在容器底部的定滑轮。弹簧测力计和
15、正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连接（不考虑滑轮的摩擦和滑轮的体积，取g10N/kg），B浸没在清水中，弹簧测力计示数为5N，水的高度为20cm，则B的重力为5N；若将容器中的清水用同体积的浑水替换，容器C对桌面的压强增加了100Pa，则浑水的密度相比清水的密度增大（选填“增大”或“减小”）了100kg/m3。【答案】5N；增大；100。【解析】（1）浮子B受到的浮力：F浮水gV排水gVB1103kg/m310N/kg（0.1m）310N，根据图示可知，浮子B受到竖直向下的拉力加上重力等于竖直向上的浮力，即：F1+GBF浮1，浮子B的重力：GBF浮1F110N5N5N；（2）B的体
16、积VB（0.1m）31103m31000cm3，水的体积VShVB200cm220cm1000cm33000cm33103m3，定滑轮质量不计，图中装清水时，弹簧测力计的示数F1F浮1GB，容器对桌面的压力：F压1G容+G水+GBF1G容+水Vg+GB（F浮1GB）G容+水Vg+2GBF浮1，将容器中的清水换为同体积的浑水，容器对桌面的压力：F压2G容+G浑水+GBF2G容+浑水Vg+GB（F浮2GB）G容+浑水Vg+2GBF浮2，因为浑水的密度大于清水的密度，且容器中液体的体积大于 木块排开液体的体积，所以由可知F压2大于F压1，则压力变化量：F压F压2F压1G容+浑水Vg+2GBF浮2（G
17、容+水Vg+2GBF浮1）浑水Vg水Vg+F浮1F浮2（浑水水）Vg（浑水水）VBg，（浑水水）（VVB）g，由p可得压力变化量：F压pS100Pa200104m22N，可得：（浑水水）（VVB）g2N，即（浑水1103kg/m3）（3103m31103m3）10N/kg2N，解得：浑水1.1103kg/m3，浑水清水1.1103kg/m31.0103kg/m3100kg/m3。8（2018长沙模拟）如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图。起重机的吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总重为300kg，绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2103kg，体积为0.8m3的物体G向上提，当物体在水
18、中均匀上升时，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3kW则物体完浸没在水中时受到的浮力为8000N，物体未露出水面前上升的速度为0.2m/s，物体离开水面后，滑轮组的机械效率是87.0%。（g10N/kg，水1.0103kg/m3）【答案】8000；0.2；87.0%。【解析】（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力：F浮水gV排水gV1.0103kg/m310N/kg0.8m38000N；（2）拉物体的绳子所受的拉力：F拉GF浮mgF浮2103kg10N/kg8000N1.2104N，由图可知，n3，绳重及摩擦不计时，钢丝绳拉力F的大小：F（F拉+G动）（F拉+m动g）（1.2104N+300kg10N
19、/kg）5000N；由PFv得拉力F端移动速度：v0.6m/s，物体上升速度：v物v0.6m/s0.2m/s；（3）物体离开水面后，滑轮组的机械效率：100%87.0%。四计算题（共13小题）9（2019广安）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图象。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：（1）物体的边长；（2）物体浸没在水中时受到的浮力；（3）物体的重力。【答案】（1）正方形边长L1m；（2）F浮104N；（3）G105N
20、。【解析】（1）由图象可知正方体的边长：Lvt0.1m/s（110s100s）1m；（2）物体浸没在水中时受到的浮力为：F浮水gV排水gV1.0103kg/m310N/m（1m）3104N；（3）物体在水中匀速上升时，有：100%100%100%代入数据得：75%，解得：G105N10（2019齐齐哈尔）图甲是某起重船的示意图，A处为卷扬机，吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中，当起重船从运输船上吊起重物时，起重船浸入海水中的体积增加了18m3，重物在空中匀速竖直上升了3m，所用时间为30s。已知动滑轮总重为2104N，不计钢丝绳重及摩擦。（海水1.0103kg/m3）（1）求该重物的重
21、力是多少？（2）求钢丝绳拉力F做功的功率是多少？（3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。【答案】（1）该重物的重力是1.8105N；（2）钢丝绳拉力F做功的功率是2104W；（3）该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为90%。【解析】（1）起重船增大的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg18 m31.8105N，因为起重船始终漂浮，所以该重物的重力：GF浮1.8105N；（2）由图知，n4，不计钢丝绳重及摩擦，钢丝绳的拉力：F（G+G动）（1.8105N+2104N）5104N；拉力端移动距离s4h43m12m，拉力做的总功：W总Fs5104N12m6105J，拉
22、力做功的功率：P2104W；（3）拉力做的有用功：W有用Gh1.8105N3m5.4105J，滑轮组的机械效率：100%90%。11（2019濠江区一模）用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F，将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：（1）滑轮组提升重物所做的有用功W有；（2）滑轮组提升重物的机械效率；（3）动滑轮的重力G动。【答案】（1）滑轮组提升重物所做的有用功是3800J；（2）滑轮组提升重物的机械效率是95%；（3）动滑轮的重力是40N。【解析】（1）
23、滑轮组提升重物所做的有用功：W有Gh760N5m3800J；（2）货物以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度，由v可知，运动的时间：t10s，由图乙可知，此时10s拉力做的总功是4000J，所以滑轮组提升重物的机械效率：100%95%；（3）由图甲知通过动滑轮绳子段数n2，所以绳子自由端移动的距离：s2h25m10m，由W总Fs可得拉力：F400N，不计绳的重、摩擦力，由F（G+G动）可得动滑轮的重力：G动2FG2400N760N40N。12（2019梧州二模）如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂
24、衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求：（1）绳子自由端拉力F的大小（2）拉力的功率P（3）整个过程中机械效率。【答案】（1）绳子自由端拉力F的大小为12.5N；（2）拉力的功率为5W；（3）整个过程中机械效率80%。【解析】（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n4，所承受的总重力：G总m总g（4kg+1kg）10N/kg50N，不计绳重和摩擦，拉力：FG总50N12.5N；（2）拉力端移动的距离s4h40.5m2m，拉力做功：W总Fs12.5N2m25J，拉力做功功率：P5
25、W；（3）有用功：W有用G衣hm衣gh4kg10N/kg0.5m20J，整个过程中机械效率：100%80%。13（2019达州）如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，g10N/kg）。求：（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮
26、组的机械效率为75%，物体A的密度是多少。（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断裂。【答案】（1）物体A的重力是1000N，工人拉力的功率是600W。（2）物体A的密度是2.5103kg/m3。（3）物体B最多露出25dm3时绳子将断裂。【解析】（1）G动m动g20kg10Nkg200N物体有三段绳子承担，n3F（GA+G动）400N（GA+200N）GA1000N绳子自由端移动的速度：vnv30.5m/s1.5m/sPFv400N1.5m/s600W。（2）物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力：FGAF浮1000N水gVA75%解得，V
27、A4102m3GAAgVA1000NA10N/kg4102m3A2.5103kg/m3（3）GBBgVB2.5103kg/m310N/kg50103m31250NF（GBF浮+G动）400N（1250NF浮+200N）F浮250NV排2.5102m325dm3V露VBV排50dm325dm325dm314（2019农安县模拟）小峰利用滑轮组将一个正方体金属块A从某溶液池内匀速提出液面，当金属块A浸没在液面下，上表面距液面的距离为h时开始计时，如图甲，计时后调整滑轮组绳端竖直向上拉力F的大小使金属块A始终以大小不变的速度匀速上升，提升过程中拉力F与金属块A向上运动时间关系如图乙。已知金属块A被提
28、出液面后，滑轮组的机械效率为80%，h0.25m，（假设溶液池足够大，金属块被提出液面前后液面高度不变，不计绳重及摩擦，）。求：（1）金属块A的重力；（2）动滑轮的总重；（3）正方体A的体积；（4）溶液的密度。【答案】（1）金属块A的重力为48N；（2）动滑轮的总重为12N；（3）正方体A的体积为0.001m3；（4）溶液的密度为1.2103kg/m3。【解析】（1）金属块A在水中时受到浮力作用，提出液面后不再受到浮力，所以滑轮组对它的拉力会变大，读图象可知，金属块离开水面后，作用在绳子自由端上的拉力F15N，由图甲知，该滑轮组由四段绳子通过动滑轮，滑轮组的机械效率：，由此可得，金属块A的重力：G4F40.815N48N；（2）不计绳重及摩擦，提出液面后作用在绳子自由端上的拉力：F（G动+G），所以动滑轮的重力：G动4FG415N48N12N；（3）金属块A的上表面离液面0.25m至金属块A上表面与液面相平，金属块上升的距离h0.25m，由图象知，此过程中金属块上升的时间t5s，金属块A上升的速度：v0.05m/s，从金属块A的上表面与液面相平上升至金属块A下表面刚离开液面，此过程金属块上升
