初中物理八年级——滑轮组重物水平运动类(含答案）

八年级物理——滑轮组重物水平运动类

图示 两种功 机械效率的计算
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典型例题
例1．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置可简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s的时间，就将水平路面上质量为1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是 500 N，地面对故障车的摩擦力为车所受重力的0.08。(g取10 N/kg)求：
(1)拉力F在30 s内所做的功；
(2)整个装置的机械效率。
【解析】　(1)由v＝可得，故障车在30 s内通过的路程
s车＝v车t＝5 m/s×30 s＝150 m
由题图知，动滑轮上有3段绳子，即n＝3，绳子自由端移动的距离
s＝3s车＝3×150 m＝450 m
拉力F在30 s内做的功W总＝Fs＝500 N×450 m＝2.25×105 J
(2)地面对故障车的摩擦力
f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×1.5×103 kg×10 N/kg＝1.2×103 N
滑轮组克服故障车所受摩擦力做的有用功
W有＝fs车＝1.2×103 N×150 m＝1.8×105 J
整个装置的机械效率η＝＝＝0.8＝80%

同步测试：
一、单选题
1.如图所示，滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m／s，拉绳的力F是9N。由此可知（??? ）。

A.?物重是27N，物体的速度是0.4m／s．
B.?物重是18N，物体的速度是0.6m／s．
C.?物体受到的摩擦力是27N，物体的速度是0.4m／s
D.?物体受到的摩擦力是18N，物体的速度是0.6m／s
2.如图所示，滑轮组将重50N的物体A以 的速度沿水平地面匀速向前拉动了lm，拉力F大小为10N，滑轮组的机械效率为 ，下列说法中正确的是 　　

A.?拉力F做功的功率为2W???????????????????????????????????????B.?2s内绳子自由端移动的距离为
C.?滑轮组做的有用功为50J?????????????????????????????????????D.?物体A受到水平地面的摩擦力为16N
3.如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（??? ）

①拉力做的功是120J
②绳子自由端移动的距离是2m
③滑轮组的机械效率是75%
④A点受到的拉力为300N
A.?①④?????????????????????????????????????B.?②③?????????????????????????????????????C.?①③?????????????????????????????????????D.?③④
4.如图所示的滑轮组，当物A在动滑轮作用下由静止水平向右移动1m时，动滑轮克服A的摩擦做30J的功，则拉力F的大小为（?? ）

A.?10N????????????????????????????????B.?15N????????????????????????????????C.?大于10N????????????????????????????????D.?大于15N
5.如图所示，用12N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2N．若不计滑轮重、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6N?????????????B.?滑轮移动的速度为0.4m/s
C.?绳子拉物体A的功率为1.6W???????D.?在运动过程中若将拉力F增大到16N，弹簧测力计的示数仍为2N
6.如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以2米/秒的速度匀速运动，此时弹簧秤B的读数为8牛顿，如果动滑轮，绳子，弹簧秤的重力和摩擦均不考虑，那么物体A与水平面的摩擦力以及拉力F的功率分别为（?? ）

A.?8N，16W?????????????????????B.?16 N，32W?????????????????????C.?8 N，32 W?????????????????????D.?16 N，64 W
二、多选题
7.如图甲所示的装置,每个滑轮的重力为10N,物体A的重力GA=100N,物体B的重力GB=40N,对A施加水平向右的拉力F=110N,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/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索忽略不计.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
8.如图所示，重为100N的物体A，在拉力F的作用下，以20cm/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动，若拉力F=5N，滑轮组的机械效率为60%，则下列说法正确的是（?? ）

A.?拉力F的有用功率是20W?????????????????????????????????????B.?2s内绳子自由端移动的距离是1.2m
C.?5s内拉力F所做功的大小是5J??????????????????????????????D.?物体A受到水平地面的摩擦力大小是9N
三、填空题
9.如图所示，物体重为20N，某人在5s内用4N的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了1m，则绳子自由端移动的速度为________ ，拉力做功为________J，此物休受到的摩擦力为________ 不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦

10.如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时，物体恰好以v=2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为________N，拉力F的功率为________W；将拉力F增大为20N时，物体受到水平面的摩擦力将________（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。
11.在水平桌面上放一个重300N的物体，物体与桌面的摩擦力为60N，如图所示，若不考虑绳的重力和绳的摩擦，使物体以0.1m/s匀速移动时，水平拉力F为________，其功率的大小为________．

12.在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力 F为________?N．若绳子自由端移动速度为0.9m/s，则物体移动速度为________．

四、计算题
13.如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：

（1）水平面对物体A的摩擦力是多大?
（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?
14.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：

（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
15.如图1所示，物体A重为16N置于水平桌面上，在拉力F的作用下，5s内匀速直线运动了0.5m．图2是拉力F做的功随时间变化的图象．物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.2倍．求：?

（1）物体A的速度．???
（2）5s内拉力F对物体A做的有用功．???
（3）滑轮组的机械效率η．
16.如图所示，正方体物体 A，边长 20cm，质量为 6Kg,用滑轮组拉物体A沿水平方向匀速直线移动，在4秒内物体移动了0.8米，拉力F做的功为12焦。动滑轮的重为3牛。（不计绳重及滑轮摩擦，g 取 10N/Kg）求:


（1）拉力的功率

（2）物体 A 对水平面的压强

（3）滑轮组的机械效率
17.（2012?成都）如图所示为小刚设计的滑轮组装置．其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上，动滑轮重G=10N，重物B的重力GB可改变．下表是小刚在某次使用该装置时记录的一些数据．若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，跨过滑轮的绳或竖直或水平，A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远．求：
时间t 0～2s 2～4s 4～6s
GB/N 20 50 27
A的运动情况 静止 速度由0逐渐增大到2m/s 以2m/s的速度做匀速运动
A在水平面上通过的距离s/m 0 2 4
（1）在4～6s内，水平绳对A的拉力做的功．
（2）在2～4s内，重力GB做功的功率．
（3）在0～2s和2～4s两段时间内，A受到的摩擦力大小．

18.如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体．已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力．求：

（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率．



答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】滑轮组做功是克服摩擦力做功，有3段绳子承担拉力，因此物体受到的摩擦力是f=3×9N=27N；
物体移动的速度：v= =0.4m/s．
故答案为：C．
【分析】滑轮组用几段绳子拉着物体，拉动物体所用的力就是摩擦力的几分之一，绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.
2.【答案】D
【解析】【解答】A、如图可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以拉力做的功： ；由 可得做功时间为： ；
拉力的功率： ，A不符合题意；
B、2s内物体移动距离， ，自由端移动的距离： ，B不符合题意；
C、由公式 得， ，C不符合题意；
D、根据 得， ， ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据W=Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式t=求出时间，然后根据P=求出拉力的功率；
根据sF=nsA ， 求出2s内绳子自由端移动的距离；根据η=求出滑轮组做的有用功及摩擦力f.
3.【答案】 C
【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为 ， ①正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，②不正确， 根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=×F=×30N=75%，③符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，④不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。
【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。
4.【答案】C
【解析】【解答】解：∵ ．
因为要克服绳子与滑轮之间的摩擦所以 ．
故选C．
【分析】已知摩擦力做功和物体移动距离，可求摩擦力，拉力F是摩擦力和绳子与滑轮之间的摩擦力的 ．
5.【答案】D
【解析】【解答】解：A、因为拉力F=12N，动滑轮可以省一半的力，所以每段绳子上的力为6N，又因为测力计的示数为2N，所以地面对A的摩擦力为6N﹣2N=4N，所以A错误；
B、物体A的移动速度为0.2m/s，所以动滑轮的移动速度为0.1m/s，所以B错误；
C、P= = =Fv=6N×0.2m/s=1.2W，所以C错误；
D、由题意知，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，若拉力增大到16N，由于B和A之间的摩擦力不变，所以测力计的示数不变，D正确．
故选D．
【分析】根据平衡力的知识结合动滑轮的特点进行分析；
A在水平方向：向右受绳子的拉力，向左受地面的摩擦力和B的摩擦力；
B在水平方向：向右受A的摩擦力，向左受测力计的拉力．
16.【答案】 B
【解析】【解答】解：（1）因为物体做匀速运动，所以f=2F=2×8N=16N；（2）绳子移动的速度：v′=2V物=2m/s×2=4m/s，拉力做功的功率为：P=Fv=8N×4m/s=32W．
故选 B．
【分析】该滑轮为动滑轮，拉力F的大小和弹簧测力计的示数一样，因为物体做匀速运动，所以物体受到的力是平衡力，利用力的平衡可以计算摩擦力的大小；
先求绳子移动的速度，根据P=Fv算出功率．
二、多选题
17.【答案】 C,D
【解析】【解答】A.根据图甲，拉力F1克服物体B的重力，且匀速运动，滑轮上有两股绳，A的摩擦力为 ， A不符合题意；
B.根据图像，A处两个摩擦力，结合滑轮的两股绳，F2为 ， 则F2=5N，B不符合题意；
C.根据图像，P点的拉力为定滑轮重力和3股绳向下的拉力， ， C符合题意；
D.物体移动的速度为0.2m/s，由于有2股绳，则F2的速度为物体速度的2倍，为0.4m/s，拉力的功率为 ， D符合题意。
故答案为：CD.
【分析】根据物体受到的力的合力，结合滑轮组的绳子股数计算摩擦力的大小；根据拉力和移动的速度计算功率。
8.【答案】BD
【解析】【解答】解：
AD、由图可知，克服摩擦力做的功为有用功，W有用=fs物 ，
使用滑轮组的机械效率η= = = = =60%，
则物体A受到水平地面的摩擦力：
f=3F×60%=3×5N×60%=9N，
拉力F的有用功率：
P有用= = =fv物=9N×0.2m/s=1.8W．故A错、D正确；
B、根据v= 可得，2s内绳子自由端移动的距离：s=vt=0.6m/s×2s=1.2m，故B正确；
C、由P= 可得，5s内拉力F所做功：W总=Pt=3W×5s=15J，故C错；
故选BD．
【分析】AD、由图可知，克服摩擦力做的功为有用功，W有用=fs物 ， 利用机械效率η= = = = 求物体A受到水平地面的摩擦力，再利用P=fv求拉力F的有用功率；
B、利用s=vt求2s内绳子自由端移动的距离；
C、利用W=Pt求5s内拉力F所做功．
三、填空题
9.【答案】；8；8
【解析】【解答】由图知，动滑轮上绳子的段数为2，则绳子自由端移动的距离： ；
绳子自由端移动的速度： ；
拉力做的功： ；
不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦，
由 可得，物体受到的摩擦力： 。
故答案为：0.4；8；8.
【分析】绳子自由端移动的距离s=nh，利用v=求得绳子自由端移动的速度，拉力F做功W=Fs，不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦，F=f.
10.【答案】20；40；不变
【解析】【解答】解：（1）因为使用动滑轮可以省一半力，所以拉物体的力F′=2F=2×10N=20N；物体做匀速直线运动，处于平衡状态，受拉力和摩擦力一对平衡力，平衡力大小相等，故f=F′=20N；（2）由图知有2段绳子拉着物体，即s绳=2s物 ， v绳=2v物=2×2m/s=4m/s；
则拉力F的功率为 ；（3）将拉力F增大为20N时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变，受到水平面的摩擦力不变。
故答案为：20；40；不变。
【分析】物体匀速运动，受平衡力，平衡力大小相等，判断出摩擦力；根据P=Fv算出拉力F的功率；影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度.
11.【答案】20N；6W
【解析】【解答】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：
F= F拉= ×60N=20N；
水平拉力的功率：
P= = =Fv=F×3×v物=20N×3×0.1m/s=6W．
故答案为：20N；6W．
【分析】（1）由图知，拉物体的力是由三股绳子承担．由于物体在水平桌面上匀速运动，物体受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，故绳子自由端的力是对物体拉力的三分之一；（2）根据P=Fv=Fnv物计算拉力的功率．
12.【答案】16；0.3m/s
【解析】【解答】解：（1）由图知，n=3，
不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力：
F= f= ×48N=16N；（2）因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍，时间相同，
所以由v= 可知拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍，
所以物体移动速度：
v物= v= ×0.9m/s=0.3m/s．
故答案为：16；0.3m/s．
【分析】由图知，是水平使用滑轮组，n=3．（1）不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，拉力F= f；（2）拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍，拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍．
四、计算题
13.【答案】 （1）解：由图知，n=2，不计绳重和滑轮组内部的摩擦，当物体B匀速下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小：
f=F拉= （GB+G动）= （20N+4N）=12N
答：水平面对物体A的摩擦力是12N。

（2）解：当物体B匀速上升时，绳子的拉力F拉不变，物体A受到的摩擦力大小不变，由力的平衡条件可得，对物体A施加水平向右的拉力：
F=f+F拉=12N+12N=24N，物体A向右运动的速度：
v=2VB=2×0.2m/s=0.4m/s，拉力F的功率：
p= = =Fv=24N×0.4m/5=9.6W
答：要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为9.6W。
【解析】【分析】（1）不计绳重和滑轮组内部的摩擦，当物体B匀速下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小f=F拉=（GB+G动）.
（2）当物体B匀速上升时，对物体A施加水平向右的拉力等于摩擦力加上滑轮组绳子自由端拉力，物体A向右运动的速度等于物体B上升速度的2倍，利用P=Fv求拉力F的功率.
14.【答案】 （1）解：由v= 可得故障车在30s内通过的路程：
s车=v车t=5m/s×30s=150m，
由图知，n=3，拉力端移动距离：
s=3s车=3×150m=450m，
拉力F在30s内所做的功：
W总=Fs=500N×450m=2.25×105J
答：拉力F在30s内所做的功为2.25×105J。

（2）解：地面对故障车的摩擦力：
f=0.08G=0.08mg=0.08×1500kg×10N/kg=1200N；
滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：
W有用=fs车=1200N×150m=1.8×105J，
整个装置的机械效率：
η= = ×100%=80%
答：整个装置的机械效率为80%。
【解析】【分析】（1） 由v= 可得故障车在30s内通过的路程，利用s=nh求得 拉力端移动距离 ，再利用 W总=Fs 求得 拉力F在30s内所做的功 .
（2）利用 W有用=fs车 求得 滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功 ，再利用 η= 求得 整个装置的机械效率 .
15.【答案】 （1）解：由题知，物体A在5s内匀速直线运动了0.5m，
所以物体A的速度
答：物体A的速度为0.1m/s

（2）解：物体A在水平桌面匀速直线运动，所以A受到水平方向的力相互平衡，
根据二力平衡可知，A受到水平绳子的拉力：FA=f=0.2G=0.2×16N=3.2N，
所以拉力做的有用功：W有用=FAsA=3.2N×0.5m=1.6J
答：5s内拉力F对物体A做的有用功为1.6J

（3）解：根据图2可知：在5s内拉力F做的功为2.5J，即W总=2.5J，
所以滑轮组的机械效率：
答：滑轮组的机械效率为64%
【解析】【分析】（1）利用速度计算公式v=求得 物体A的速度 .
（2） 根据二力平衡可知A受到水平绳子的拉力大小，再利用 W有用=FAsA 求得 拉力做的有用功 .
（3）利用 求得 滑轮组的机械效率 .
16.【答案】（1）

答：拉力的功率为3W；


（2）解：G=mg=6kg×10N/kg=60N

由于水平地面F压=G=60N
S=a2=(0.2m)2 =0.04 m2

答：物体 A 对水平面的压强为1500P；

（3）解：由题意知S自=2S物=2×0.8m=1.6m


F拉+G动=2F
F拉=2F-G动=2×7.5N-3N=12N?
W有= F拉S物=12N×0.8m=9.6J

答：滑轮组的机械效率为80%。
【解析】【分析】（1）功率公式的应用；

（2）压强公式的应用；
（3）滑轮组的特点及机械效率公式的应用。
17.【答案】（1）解：在4～6s内，GB=27 N，A和B均做匀速运动，A向左滑行的距离s3=4m， A受水平绳的拉力：
F3= （GB+G）= （27N+10N）=18.5N，
WF3=F3s3=18.5N×4m=74J
（2）解：在2～4s内，重力GB=50N，A向左滑行的距离s2=2m， B下降的距离h2= s2= ×2m=1m，
WGB=GBh2=50N×1m=50J，
功率P= = =25W
（3）解：在0～2s内，A和B均静止，GB=20N， 水平绳的拉力F1= （GB+G）= （20N+10N）=15N，
A在水平方向受拉力和静摩擦力作用，由力的平衡条件得f1=F1=15N；
在4～6s内，由力的平衡条件得f3=F3=18.5N
由题意，A在2～6s内所受滑动摩擦力大小不变，
所以A在2～4s内所受滑动摩擦力大小f2=f3=18.5N
【解析】【分析】由图可知，该滑轮组绳子的有效股数为2：（1）根据F= （G物+G动）求出在4～6s内的拉力，再根据W=Fs求出做的功；（2）先根据s=nh求出B下降的距离，再根据W=Gh求出物体B做的功，最后根据P= 求出重力GB做功的功率；（3）先根据F= （G物+G动）求出0～2s内水平绳的拉力，再根据静止和匀速直线运动是平衡状态，受到的力为平衡力，利用二力平衡的条件分别求出摩擦力的大小．
18.【答案】 （1）解：物体受到的摩擦力：
f=0.1G=0.1×2kg×10N/kg=2N

（2）解：因为η= = = ，
故F= = = N
由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，由F= （G动+f）得动滑轮重力：
G动=3F﹣f=3× N﹣2N=2N

（3）解：当物体质量为10kg时，物体在水平面上受到的滑动摩擦力为：
f′=0.1G′=0.1×10kg×10N/kg=10N
自由端的拉力为：F′= （G动+f′）= ×（2N+10N）=4N
拉力功率为：
P= = =Fv=4N×3×0.1m/s=1.2W
【解析】【分析】（1）根据G=mg先求出重力，再根据题意求出滑动摩擦力；（2）利用η= = = 求出自由端的拉力；再根据F= （G动+f）计算出动滑轮的重力；（3）根据P=Fv计算拉力的功率．