2025年中考物理一轮复习第二讲 滑轮、轮轴和斜面强化练习

第二讲 滑轮、轮轴和斜面强化练习 一、选择题 1.如图所示装置中，均匀木棒 AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过一固定定滑轮，另一端用线套套在木棒上使棒保持水平。现使线套逐渐向右移动，但始终使木棒保持水平，则悬线上的拉力 T(棒和悬线足够长) ( ) A.逐渐变小 B.逐渐变大 C.先逐渐变大，后又逐渐变小 D.先逐渐变小，后又逐渐变大 2.利用如图所示装置将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5 m，高是2m，拉力F 为 25 N，则该装置的机械效率为 ( ) A.40% B.50% C.80% D.100% 3. 一个质量为70 kg的工人，用如图所示的装置(包括滑轮组及装石板的托板)提升石板。已知托板重200 N,每块石板重 100 N,滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在 4 s内匀速提升 10 块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法错误的是(取g=10 N/ kg) ( ) A.该工人提升10块石板升高 2 m做的额外功一定是500 J B.该工人在4s内提升10块石板升高2m的有用功率一定是500 W C.此装置动滑轮的质量是 5kg D.此装置的机械效率最高可达到 82.1%(结果保留1位小数) 4.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2N的力F₁拉重为1 N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的速度匀速上升，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 6 N B.拉力F₂大小为10 N C.拉力 F₂ 的功率为1.2 W D.拉力 F₁的功率为0.4 W 5.如图所示，A物体受到的重力是100N，在拉力 F 的作用下，能以0.2m /s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力. F=5N，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法不正确的是( ) A.拉力 F 的功率是 1 W B.2 s内绳子自由端移动的距离是1.2m C.5 s 内拉力 F 所做功的大小是 15 J D.物体 A 受到水平地面的摩擦力大小是 12 N 6.为了将放置在水平地面上重为100 N 的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力 F 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度h 随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是 ( ) A.0 s~1 s|内，地面对物体的支持力是10 N B.1 s~2 s内,拉力 F 做的功是187.5 J C.2 s~3s 内,拉力 F 的功率是 100 W D.2 s~3 s内,滑轮组的机械效率是62.5% 7.如图所示，滑轮组在拉力 F₁ 的作用下，拉着重 300 N的物体A 以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A 匀速运动时受的阻力为56 N,拉力 F₁ 的功率为 P₁。若滑轮组在拉力 F₂的作用下，拉着物体A 以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力 F₂的功率为 P₂。滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是 ( ) 8.如图所示，用24 N的水平拉力 F 拉滑轮，可以使重20 N的物体 A 以 0.2 m/s 的速度在水平地面上匀速运动。物体 B 重10 N，弹簧测力计的示数为5 N且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确的是 ( ) A.地面受到的摩擦力为 5 N B.滑轮移动的速度为0.4 m/s C.水平拉力 F 的功率为4.8 W D.在2 s内绳子对物体A 所做的功为4.8 J 二、填空题 9.下图中的动滑轮组，两个连在一起的定滑轮同轴转动，绳在滑轮上不发生打滑。设拉力为F，物重为G，大定滑轮半径为R，小定滑轮半径为r，则该装置的机械效率为 。 10.如图 A、B所示，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在船上或岸上的人用100 N的力拉绳子的自由端。如果 A、B图中甲船在20s内向右匀速移动了 10 m，同时乙船向左移动了 4 m，则A、B图中人拉绳子的功率分别为 W与 W。 11.如图所示，一均匀薄板OA 的质量不计，可绕O端在竖直平面内无摩擦转动，板正中间放一质量为 m 的物体，一绳(质量不计)跨过定滑轮(绳与滑轮摩擦不计)，一端系于 A 点，另一端系在物体上，平衡时，板水平，绳左端为竖直，右端与水平方向成30°角，则此时绳对物体m 的拉力大小为 。 12.重250 N的小孩，站在40 N的木板上，利用如图所示的三个滑轮把自己匀速拉起来，如果每个滑轮重10 N，他应用力的大小为 。 13.如图所示是我国古代一种水力舂米机械。水流推动大轮逆时针转动，固定在大轮上的两个突起 P 一起随大轮转动，而突起 P 每半周向下挤压杠杆一次，使石锤A 抬起，然后石锤落下，实现舂米。已知石锤重力大小为G，相关尺寸如图所示，不计一切摩擦阻力。石锤A受到的重力相对于O点的力矩为 ，水流沿切线方向对大轮的冲击力至少为 ，才能维持这个机器正常运转。 三、计算题 14.如图所示,质量为 70 kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为 5 kg。当工人用120 N的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动。工人继续增大拉力将石材拉起，在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s的速度匀速上升。在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η₁，当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η₂。在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对人的支持力的最大值与最小值之比为 29：21。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，石材的密度ρ石= 2.5×10³kg/m³,]取g=10N/ kg,求: (1)与打捞前相比，当人用120 N的力拉绳端时，水池底部对石材的支持力变化了多少； (2)η₁与η₂的比值; (3)当石材完全露出水面以后，人拉绳子的功率。 15.在如图所示的装置中，A、B是动滑轮，C是定滑轮，D 是轮轴，D 的轮半径R=10厘米，轴半径r=5厘米，物重G=500牛顿，每个动滑轮重 牛顿。如果不计绳重和摩擦，各段绳的方向保持相平行，那么： (1)为把重物提起，作用在轮上的动力 F 至少要大于多少牛顿? (2)若把重物提起0.1米，动力 F 的作用点要移动几米? (3)该装置的机械效率是多少? 16.如图所示。R=2r,拉力 F为100N,求物重G。 一、选择题 1. D 【解析】解:如图所示,G 表示杆AB 的自重,LoA表示杆的重心到A 端的距离，T表示悬线拉力的大小，L表示作用于杆AB 上的悬线拉力对A点的力臂。 把AB视为一根可绕A端转动的杠杆，则由杠杆的平衡条件应有：:G×LoA=T×L, 由此得：当线套在杆上逐渐向右移动时，拉力 T 的动力臂L(L₁、L₂、L₃、L₄)经历了先逐渐变大后又逐渐变小的过程，故悬线的拉力 T 则是逐渐变小后逐渐变大。 故选:D。 2. A 【解析】解:有用功 总功 机械效率 故选:A。 3. D 【解析】解：A、工人提升10块石板升高2m做的有用功：W有=G石总h=100N×10×2m=2000J; 由机械效率公式可得，所做的总功： 则额外功： 故 A 正确; B、工人的有用功率： 故 B正确； C、在不计摩擦与绳重时，额外功来自克服托板和动滑轮的总重做的功， 故 则 动 滑 轮 的 重 力： 此装置动滑轮的质量： 故C正确； D、人的质量为 70 kg，则绳端的最大拉力：F=G/= mg=70kg×10N/ kg=700N, 由图知n=2，在不计摩擦与绳重时，提起的最大总重力:G总=2F=2×700N=1400N, 可装石板的重为：( 200N-50N=1 150N。则最多可装石板的数量 块，则最多可装石板的重： 不计摩擦与绳重，滑轮组可达到的最大机械效率： 81.5%.故D错误。 故选:D。 4. C 【解析】A、当 B 水平匀速向右运动时, 故 A错误； B、水平向左拉物体B 时，由平衡条件得： ，故B错误； C、水平向左拉物体时，B的移动速度为 拉力F₂功率为 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 F₁v=2N×3×0.6m/s=3.6W,故D错误。 故选:C。 5. A 【解析】A、拉力的功率 3 W,故 A错误; B、由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数： n=3，则2s内绳子自由端移动的距离： s=3v×2s=3×0.2m/s×2s=1.2m,故B正确; C、由 可得W= Pt=3W×5s=15J, ī故C正确； D、由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n=3，克服摩擦力做的功为有用功，效率： 则f=nηF=3×80%×5N=12N,故D正确。 6.由图乙可知,在0~1s内,拉力 F=30N,取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G 和G动，向上的支持力F支，及三根绳子向上的拉力 F'作用，处于静止状态； 地面对重物的支持力 故 A错误；由图可知在 2~ 3 s 内，重物做匀速运动， 2.50m/s,拉力. 因为从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3, 所以拉力 F 的作用点下降的速度 2.50m/s=7.5m/s, 拉力做功功率(总功率)： 故C错误；滑轮组的机械效率： ≈83.33%,故D错误; 在1~2 s内,拉力 重物上升高度 1.25m 拉力 F的作用点下降的距离 3.75m, 拉力做的功： ，故B正确。 故选:B。 7.∵滑轮组的机械效率： ∴拉力 又 同理：滑轮组在拉力 F₂作用下时， 35 W, 由此分析可知： 故选:B。 8. D A、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， 而 所以 故A 不正确； B、滑轮移动的速度 0.1m/s,故B错; C、拉力做功功率P= Fv=24N×0.1m/s=2.4 W,故C错; D、s= vt=0.2m/s×2 s=0.4m,对A 做功: =12N×0.4m=4.8J,故D正确。 二、填空题 解：根据轮轴受力分析， 可得： 则： 又： 则： 10.解：图A，甲船向右移动了 10 m，乙船向左移动了4m,以甲为参照物乙向左移动了 10m+4m=14m,有两段绳子拉乙船，故绳子自由端总共移动s=14 m×2=28m; 故人拉绳子的功率 140W; 图B，如果乙船不动，滑轮为定滑轮，甲船向右移动了10m，则绳子自由端会移动10m；如果甲船不动，乙船动，则滑轮为动滑轮，乙船向左移动了4m，则绳子自由端会移动8m；现在两船都动，故绳子自由端总共移动18m; 故人拉绳子的功率 90W。 故答案为:140;90。 11.解：以m 为研究对象，如图示，O为支点，画出各个力和力臂： 设OA 长度为2l，右端与水平方向成30°角，所以 L₁的长度为l，板正中间放一质量为m 的物体，故L₂的长度也为l； 因定滑轮不省力，故绳对物体 m 的拉力大小F 等于动力F₁的大小，阻力为重力与拉力的合力，即 G--F; 由此根据杠杆平衡的条件是 把各个量带入即可得： Fl=(G-F)l; 解得： 故答案为： 12.解：把人、动滑轮、木板看成一个整体，设人与绳之间拉力为F，则： 4F=10N+250N+40N F=75N 故答案为:75 N 13.解：以O为支点，石头重力的力臂为r₁， 对于杠杆，根据力矩平衡条件，有 对于轮轴，运用力矩平衡条件，有 解得 故答案为： 14.解：(1)人用120N的力拉绳端前后对人和动滑轮受力分析如图1、2、3所示： 池底部对石材的支持力的变化等于滑轮组下端绳子拉石材的拉力变化： (2)石材浸没在水中时，对动滑轮受力分析如图 4所示： 人拉绳端的力 其中石材所受浮力 石材在空气中时，受力分析如图5所示： 人拉绳端的力 设石材浸没在水中被拉起时地面对人的最大支持力为N₁，石材在空气中时地面对人的最小支持力为 N₂, 所以对于石材浸没在水中和在空气中分别有 因为 F拉₁'与F拉₁大小相等，F拉₂'与F拉₂大小相等，且 代入数据解得： 石材浸没在水中时滑轮组的机械效率 石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率 所 以 (3)人拉绳的功率： (1000 N+50N)×0.2m/s=210 W。 答：(1)与打捞前相比，当人用120 N的力拉绳端时，水池底部对石材的支持力变化了310N； (2)η₁与η₂的比值为63:65; (3)当石材完全露出水面以后，人拉绳子的功率为210 W。 15.解：如图所示，作用在滑轮组上绳子的拉力为 F'，作用在轮轴轴上绳子的拉力也是 F'，作用在轮上的拉力是 F。 (1)如图所示，重物被两个动滑轮吊着，与动滑轮相连的绳子段数n=4，根据滑轮组的省力公式， 则作用在滑轮组绳子上的拉力 根据轮轴的省力公式，作用在轮上绳子的拉力 F= (2)若把重物提起0.1米，则滑轮上绳子自由端移动的距离s= nh=4×0.1m=0.4m; 如图所示，轮轴轴上通过的距离s₁也是0.4m； 根据轮轴的特点轮上绳子通过的距离为 (3)因为物体提起的高度h=0.1m，所以做的有用功W有用= Gh=500N×0.1m=50J; 作用在绳子上的拉力 F=75N，绳子最后移动的距离 所以做的总功为 =60J; 故该装置的机械效率为： 100%≈83.3%。 答：(1)考虑到绳子与滑轮之间的摩擦，把重物提起，作用在轮上的动力 F 至少要大于 75 N。 (2)因此最后绳子动力 F 作用点要移动0.8m。 (3)该装置的机械效率为83.3%。 16.解：由题意可知，R=2r，则该轮轴使用时可以省一半 的力，即 所以拉动动滑轮的绳子拉力： 2F=2×100N=200N; 不计一切摩擦和动滑轮的重力，使用动滑轮可以省一半的力，即F' 所以物体的重力为：( 答:物体的重力为 400 N。 学科网（北京）股份有限公司 $$