复杂滑轮组问题分析

王一鸣

真题呈现

例1（2022·江苏·南京·鼓楼区模拟）如图1所示，用水平向右10 N的力F拉滑轮（不计滑轮重力），木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动，4 s内木块A移动了0.4 m，木板B静止在粗糙水平地面上，滑轮组的机械效率为80%，则（）。

A. 木块A受到的摩擦力为5 N

B. 地面对木板B的摩擦力为4 N

C. 拉力F的功率为0.5 W

D. 4 s内绳子拉力对木板B做的功为1.6 J

解析：B、D选项中，对A、B水平方向受力分析，如图2所示。因为物体做匀速直线运动，根据图示可知：

F′ = fB对A①

F′ = f地对B + fA对B②

由于力的作用是相互的，所以fB对A = fA对B③

总结提升

想要高效解决滑轮组的问题，我们需要注意两点：

第一，滑輪组问题容易丢分的一大部分原因在于滑轮组模型中的相关物理量较多，因此我们在审题时尤其要注意物理量描述的对象，如是物体移动的距离还是绳子自由端移动的距离，然后再进行物理量的相关计算。

第二，我们要在滑轮组模型中分析滑轮组要克服的力是什么，如在第二道例题中，滑轮组需要克服的是船在水中受到的阻力而不是船的重力，因此需要在相关公式中将有关物体重力的物理量替换成船在水中的阻力。

变式探究

1. （2022·辽宁·葫芦岛·连山区三模）如图4所示装置中，每个滑轮重均为50 N，装货托板重20 N，货物A重100 N。工人利用该装置拉着货物A以0.2 m/s的速度匀速上升（不计绳重和轴摩擦）。以下计算结果正确的是（）。

A. 人对绳子的拉力为85 N

B. 绳子自由端移动速度为0.1 m/s

C. 机械对物体A做功的功率为24 W

D. 滑轮组提升货物A的机械效率为80%

答案：B

（作者单位：沈阳市第一三四中学）