




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 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
2、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 PW得到拉力。t(3)根据 Gmg 和 W有Gh 求出有用功,再根据= W有100% 求出该滑轮组的机械效W总率。【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
3、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snh420m80m把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J钢丝绳的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑轮组的机械效率W有100%3105 J50%W6100%105 J2 用一个动滑轮将重为8N 的物体匀速提高1m,所用竖
4、直向上的拉力为5N,则动滑轮的机械效率为 _%;用此动滑轮将重为18N 物体也提高1m 时,所做的总功是_J。(不计绳重和摩擦)【答案】 8020【解析】【分析】使用动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子末端移动的距离s=2h,有用功就是将物体提升对物体做的功( W有 Gh ),拉力 F 做的功为总功( W总 Fs ),再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率;根据 W总 W有 W额 求出额外功,不计绳重和摩擦,使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功 W额 G轮 h ,知道提升的高度,可以求出动滑轮重;再利用F1 G轮 G物 求拉力大小,知道 s=2h,利用功的公式求拉力做的功(总n功)大小
5、,根据WGh 求出有用功,利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。【详解】1 使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2,物体被提升的高度h=1m,拉力移动距离snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知,额外功为W额W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦,根据W额G轮 h 可知,动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦,则有F1G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J3 用如图所示的滑轮组,将重为 16 N 的物体以 0.2 m/s 的速
6、度匀速提升,滑轮组的机械效率为 80%,若不计绳重及摩擦,拉力 F 为 _N,拉力的功率为 _W,动滑轮的重力为 _N【答案】 1044【解析】【分析】【详解】(1)由图知, n=2,则拉力端移动的距离s=2h,滑轮组的机械效率:W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力G16NF10N2280%(2)拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ,拉力做功功率 :P=Fv=10N0.4m/s=4W ;(3)不计绳重及摩擦,拉力F 1 G G动2动滑轮重力:G 动=2F G=210N16N=4N 4 如图所示,物体A 重 100N,沿水平方向匀速拉动物体前进时,若物体A 与地
7、面间摩擦力 f=60N,不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦,则绳端的拉力F 是 _N,当绳子自由端向左移动 3 米时,物体A 向左移动 _m 。【答案】 201【解析】【分析】由图中滑轮组可知,n=3,由于不计绳重、摩擦及滑轮重,根据滑轮组的省力公式F 1 f 得到拉力大小;根据绳子自由端移动的距离与物体运动的距离的对应关系得到物3体运动的距离。【详解】1 由图可知,与动滑轮相连的绳子段数是n=3,因不计绳重、摩擦及滑轮重,则绳端的拉力11Ff60N20N332 物体运动的距离为s拉3ms物1m33【点睛】本题考查滑轮组省力公式的应用,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对动滑轮上绳子段数的判断。5
8、如图所示,用滑轮组将重120N 的物体匀速提升2m,拉力为50N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,动滑轮重为_N,额外功为 _,滑轮组的机械效率为_。【答案】 306080%【解析】【分析】【详解】1 由图知, n 3,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,拉力F 1 ( G+G 动 )3则动滑轮的重力G 动 3F G 350N120N 30N2 拉力做的有用功W 有用 Gh 120N2m 240J拉力端移动的距离s 3h 3 2m 6m拉力做的总功W 总 Fs 50N6m300J额外功W 额 W 总 - W 有用 300J-240J=60J3 滑轮组的机械效率W有用240J=80%W总300J6 如图
9、所示,在水平拉力F 的作用下,重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动,此时物体与桌面的摩擦力大小为60N(不计绳重、动滑轮重及摩擦),则拉力F=_N及其功率P=_W 。【答案】 206【解析】【详解】1 由图可知,与动滑轮相连的绳子段数为3,不计绳重、动滑轮重及摩擦,则绳端的拉力:F= 1 f= 1 60N=20N ;332 绳子自由端移动的速度为:v 绳 =3v 物 =30.1m/s=0.3m/s ;则拉力 F 的功率为:P=Fv 绳=20N 0.3m/s=6W 。7 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
10、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,则输电线胀冷缩)A 端向左移动速度是_m/s 。( g 取10N/kg ,不考虑钢绳的热【答案】 1104 0.04【解析】【分析】【详解】120 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G1 FA2则输电线A 端受到的拉力大小FA=2G 2 5000N=1 410N2 图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣
11、串下降高度h 2sA,则输电线A 端向左移动的距离sA1 h140cm=20cm=0.2m22A 端向左移动速度sA0.2mv0.04m/st5s8 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。【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
12、升克服重力势能做的功,为W有G物 h720N1m 720J(2)动滑轮与 2 股绳子接触,故n=2,拉力F 所做的总功为W总FsnFh2 400N 1m 800J(3)由功率公式,可知拉力F 做功的功率为PW总800J160Wt5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有100%720JW总90%800J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%。9(1)如图甲所示,图中的装置相当于一个_(填一种简单机械的名称)(2)如图乙所示,使用此简单机械的主要目的是_(3)如图丙所
13、示,橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部,中间系一个钩码,就做成了能自动回头的“”“明_魔罐 ,当将魔罐 在水平地面上滚出后,还能自动滚回来,这说【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化【解析】【详解】(1)1 由图甲可知,绳子和木棍组合在一起,起到滑轮组的作用,用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢,说明使用该滑轮组可以省力;(2)2 图乙是过盘山公路,盘山公路相当于斜面,山高一定,盘山公路相当于增大了斜面长度,因为在斜面高一定时,斜面越长越省力,所以人们修建盘山公路的目的是为了省力;(3)3 魔罐在开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能,当动能为零时,
14、弹性势能最大,魔罐开始向回滚动,在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小,罐子动能增大,弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动,说明了机械能是可以相互转化的。10 如图所示,某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.10s内被提升了己知物体在2m,物体所受重力 720N,人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求:(1)人做的有用功W有用 ;(2)动滑轮的重力G动 ;(3)人拉起货物时的机械效率.【答案】 (1) 1440J; (2) 180N; (3) 80%。【解析】【详解】(1)物体所受重力720N,被提升了 2m,则人做的有用功为:W有用 =Gh=720N 2m=1440J;(2)由图
15、可知,滑轮组的有效绳子段数为G +G动,则动滑轮的重力为:n=3,根据 F=nG动 =nF-G=3 300N-720N=180N;(3)根据= W有用 = Gh = Gh = G ,W总 Fs Fnh Fn人拉起货物时的机械效率为:G 720N= =80%。Fn300N3答: (1)人做的有用功为1440J;(2)动滑轮的重力为180N;(3)人拉起货物时的机械效率为80%。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:甲 =乙B手的拉力:F 甲 F 乙 ;机械效率: 甲 乙C手的拉力:F 甲 F 乙 ;
16、机械效率:甲乙D手的拉力:F 甲 F 乙 ;机械效率: 甲 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W有轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式可知,有用功相W总同时,总功越大的,机械效率越小;所以选 D12 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()AF1 GBF21 G3CF31
17、 G2DF41 G2【答案】 C【解析】【分析】【详解】12FlF l1A由图像可知 l=l ,由杠杆平衡条件1 122 可得 F =G,故正确,不符合题意;B由图像可知滑轮组 n=3,则 F2 1 G ,故正确,不符合题意;3C由图像可知动滑轮动力作用在轴上,则F32G ,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 F41 G ,故正确,不符2合题意。故选 C。13 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 G1 G2 ,所用竖直向上的拉力分别为F1 和 F2 ,拉力做功的功率分别为P1 和 P
18、2 ,两装置的机械效率分别为1 和 2 (忽略绳重和摩擦),则下列选项中正确的是() .A F1F212 P1P2B F1F21 = 2 P1P2C F1F212 P1P2D F1F212 P1P2【答案】 B【解析】【详解】CD不计绳重及摩擦,因为拉力:1F( GG动)nn12 , n23 ,所以绳子受到的拉力分别为:1F1( G1 G动)21F2( G2G动)3因为 G1G2 ,故:F1F2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;由W有100% 可知,机械效率相W总同,即:12W
19、又因为所用时间相同,由Pt可知,拉力做功的功率:P1P2故 A 项错误, B 项正确。14 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率G 物的关系,改变G 物,竖直向与物重上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出与 G 物 的关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是()A同一滑轮组的机械效率随 G 物 的增大而增大,最后等于100%B此滑轮组动滑轮的重力为5NC当 G 物 =15N 时,滑轮组机械效率为=75%D G 物 不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组的机械效率仍不改变【答案】 D【解析】【分析】【详解】A使用滑轮组时,克服物重的同时,不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功,所以
20、总功一定大于有用功,机械效率一定小于1,即同一滑轮组的机械效率随 G 物 的增大而增大,但最终不能等于100%,故 A 错误;B由图可知,G 物=12N,此时 =80%,则G物 hFs且有80%nFG物G动snh代入可得G物12N80%G物G动12NG动故滑轮组动滑轮的重力为G动3N故 B 错误;C当 G 物 =15N 时,滑轮组机械效率为G物15N83%G物G动15N3N故 C 错误;D G 物 不变,改变图甲中的绕绳方式,如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度,所以所做的有用功相同;忽略绳重及摩擦时,额外功相同,所以总功相同,滑轮组的机械效率仍不改变,故故选 D。D 正确
21、。15 如图,某同学旅游时,发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100N 的重物(不计摩擦和装置的自重)。下列说法正确的是()A可以把A、 B 简化看成动滑轮B人将绳拉过1m 时,物体也上升1mC物体匀速上升时,人对绳的拉力为20ND利用该装置不能省力,但能改变力的方向【答案】 C【解析】【分析】【详解】A由图知道,提升物体时,A 的轴固定不动,即属于定滑轮;而B 和物体一起移动,属于动滑轮,故A 错误;B由图知道,A、 B 组成的是滑轮组,且n=5,所以,拉力端移动距离s=5h当人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=0
22、.2m ,故B 错误;C不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F11 G51100N520N故 C 正确;D由以上分析及图示知道,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故D 错误。故选C。16 用下列方法匀速提升同一重物,若不计绳子、滑轮的重力及摩擦,其中最省力的是()ABCD【答案】 C【解析】【分析】【详解】不计绳子、滑轮的重力及摩擦,提起的是同一物体G;A此图是动滑轮,由动滑轮及其工作特点可知,省一半的力,即F1 G ;2B此图是定滑轮,由定滑轮及其工作特点可知,不省力,即FG;C此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有3 股,则1 G ;3D此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有2 股,则F1 G
23、。2由以上可知:在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。故选 C。17 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 和其移动速度的大小为()A300N 0.1m/sB150N 0.1m/sC 60N 0.2m/s【答案】 DD 30N 0.2m/s【解析】【分析】【详解】由于物体在水平面上做匀速直线运动,所以物体所受拉力等于物体受到的摩擦力;滑轮组是由两根绳子承担动滑轮,所以绳子末端拉力F1 f160N=30N22有两段绳子与动滑轮接触,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2 倍,故
24、绳子自由端移动速度是物体移动速度的2 倍,即v=0.1m/s 2=0.2m/s故选 D 。18 使用一个动滑轮匀速提升一个物体时,若分别沿如图所示的方向用力F1、 F2 和 F3 ,则这三个力的大小关系是:A F1=F2=F3BF1F2F3C F3F2F1D F2F3F1【答案】 C【解析】【分析】【详解】固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点,各力臂如下:可知 F1 的力臂为直径,力臂最大 ,F2 的力臂较大 ,F3 的力臂最小 ,由杠杆平衡条件知,当阻力与阻力的力臂的积固定时,力臂越大 ,力越小故三个力的关系为: F1 2 3故 选 CF F19 如图所示,重 300N 的物体在 20N 的水平拉力 F 的作用下,以 0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 实战保安证考试试题及答案指导
- 江西名师联盟2024-2025学年高三下学期高考适应性考试物理试题含解析
- 江苏海事职业技术学院《植物配置设计》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 昭通卫生职业学院《商务礼仪理论与实践》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 宁波财经学院《现代汉语Ⅰ》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 2025年保安证学习计划试题及答案
- 保安证作业标准试题及答案
- 贺州学院《机器学习及实践》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 北京艺术传媒职业学院《中医四诊技能训练》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 中南大学《人体运动学》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 2023年南充市委组织部南充市遴选(考调)公务员考试真题
- 《国有企业管理人员处分条例》重点解读
- 高血压中医健康教育
- 低氧血症的护理
- 6.1 感知数字媒体技术-【中职专用】高一信息技术同步课堂(高教版2021·基础模块下册)
- MOOC 信号与系统-西安邮电大学 中国大学慕课答案
- 中班音乐活动《大母鸡》课件
- 新疆维吾尔自治区普通高校学生转学申请(备案)表
- 第1课 古代亚非(教学课件)-【中职专用】《世界历史》同步课堂(同课异构)(高教版2023•基础模块)
- 二人合伙投资生意合同
- 固定资产投资项目节能登记表
评论
0/150
提交评论