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文档简介
1、一、初中物理滑轮组的省力问题1 如图所示,某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s 内被提升了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=1
2、80N;(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:G720N=80%。Fn300N 3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%。2 如图所示的滑轮组,不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下将重为动,已知绳子自由端速度为0.3m / s ,物体 A 受到的摩擦力f0.1G_ N ,在 2s内物体移动的距离为_ m 。30N 的物体,水平拉力A F匀速拉为【答案】 10.2【解析】【详解】1 由图可知,连接动滑轮的绳子股数n=3,由题意知,物体A 受到的摩擦力f0.1G0.130
3、N3N不计绳重及摩擦,则水平拉力:F11f3N 1Nn32 物体的速度:v物1 v绳 1 0.3m / s 0.1m/ sn3s由 v得,在 2s 内物体移动的距离ts物v物t0.1m/s2s0.2m故 2s 内物体移动的距离为0.2m 。3 用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m,所用竖直向上的拉力为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(
4、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1重;再利用FG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,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
5、 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F1 G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J4 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
6、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物s拉3m1m33【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 如图所示为家用手摇晾衣架,它是我们生活中经常使用的简单机械,其中A、 B 两滑轮中属于动滑轮的是_;若衣服和晾衣架的总重力为200N ,晾衣架上升的高度为1m ,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力_ m 。F_ N ,绕进旋轮上的绳子长度是【答案】 B504【解析】【分析】【详解】1 使用时,轴随物
7、体一起移动的滑轮叫做动滑轮,由图可知B 为动滑轮;2由图可知承重绳为4 股,衣服和晾衣架的总重力为200N ,所以绳子的拉力G200N50NF4n3承重绳为 4 股,所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4 1m=4m【点睛】6 一工人利用如图所示的滑轮组提起重物,当被提起重物的重力是150N 时,滑轮组的机械效率为 60%。若忽略绳重、滑轮摩擦,则动滑轮重_N。【答案】 100【解析】【分析】【详解】因不计绳重和摩擦,由题意可知,效率G物=60%G物G动则动滑轮的重力为G物150NG动 =-G物 =-150N=100N故动滑轮的重力为100N。7 如图所示的滑轮组,拉一重100N 的物体 M
8、在水平地面上做匀速直线运动,如果拉力F=20N,绳子拉出了6m ,则物体受到的摩擦力为_N,物体前进了_m ,弹簧测力计的示数为 _N。(不计滑轮重、绳重和摩擦)【答案】 60240【解析】【详解】1 由图可知:滑轮组上绳子的有效股数n=3,所以物体M 与地面间的摩擦力f=nF=3 20N=60N物体受到的摩擦力为60N。2 物体移动的距离s物1 s绳 =3136m=2m物体前进了2m 。3 弹簧测力计与定滑轮相连,定滑轮上有两股绳子,因此弹簧测力计的示数为F 弹 2F20N 2 40N弹簧测力计的示数为40N。8 如图所示,用力F1 和 F2 分别匀速提起物体C 时,滑轮 _可以看作等臂杠杆
9、(选填AB.C50F2_.【答案】 A25【解析】【详解】1 由图可知, A 滑轮是定滑轮,所以滑轮A 是等臂杠杆。2 滑轮 B 是动滑轮 ,省一半力 ,所以 F2 的大小为 25N。9 如图所示,分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个相同的重物(不计滑轮重力及摩擦),其中甲装罝为 _滑轮,它的优点是可以_,若相同时间内,拉力F1、 F2 做相同的功,则拉力F1、 F2 做功时的功率P1_ P2,重物被竖直提升的高度h 甲 _h 乙 (最后两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)【答案】定可以改变用力的方向等于等于【解析】【分析】【详解】1 由图示可知,甲是定滑轮;2 甲装置中物体向上运动,拉力的方
10、向是向下,所以甲滑轮可以改变用力方向;3 相同时间内,拉力12做相同的功,根据W可知,拉力 F12做功时的功率1等F 、 FP=、FPt于 P2 ;4 用滑轮甲、乙匀速提升两个相同的重物(不计滑轮重力及摩擦),它们都是克服物体的重力做功,即W=Gh,因为拉力F1、 F2 做的功相同,所以重物被竖直提升的高度相同,h 甲等于 h 乙 10 一名质量为 55kg、双脚与地面接触面积为 0.04m2 的学生站在水平地面上,要用滑轮组在 20s 内将 600N 的重物匀速提升 1m 。( g=10N/kg )求:(1)他站在地面上时对地面的压强多大?(2)画出滑轮组的绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑
11、轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大?【答案】 (1)13750Pa; (2);(3)40W【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上时,对地面的压力大小等于自身重力,则对地面的压强为G人mg55kg 10N/kg13750PapS0.04m2S(2)因为重物运动方向向上,人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向,拉力方向向下,2股绳子与动滑轮接触以省力,故滑轮组的绕线方式如图所示:。(3)有用功为克服重物重力势能做的功,为W有G物 h拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积,为W总Pt滑轮组的机械效率为= W有100%总W可知W总W有G物 hPt则G物 h600N 1mP20s40Wt0.75答
12、: (1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa;(2)滑轮组的绕线方式见解析;(3)拉力的功率是 40W。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 ;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
13、 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,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中,甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是()A F12B F1F2, 1F2, 1=2【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图可知,图甲中绳子承担重物的段数为3,图乙中绳子承担重物的段数为2 ,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力和绳重忽略不计,则它们绳子末端的拉力各自为F11 G物G动1 G
14、物G动n3F11 G物G动1 G物G动n2所以F1m),用跨过定滑轮的轻绳相连, A 静止在水平地面上若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计,则()A天花板对滑轮的拉力大小为(M+m) gB绳子对物体A 的拉力为( M-m) gC地面对物体A 的支持力为MgD2mg绳子对天花板的拉力为【答案】 D【解析】【详解】B由图可知该滑轮为定滑轮,因物体B 静止,则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力 mg,所以绳子对物体A 的拉力为 mg,故 B 错误;A滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计,该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力,所以由力的平衡条件可知,天花板对滑轮的拉力大小为2mg,故 A 错误;D根据相互作用力可知,滑轮对天花板的拉力大小也为2mg ,即绳子对天花板的拉力为2mg,故D 正确;C物体A 受三个力的共同作用,向下的重力GMg、绳子向上的拉力F=mg和地面对物体 A 向上的支持力N;由于物体A 处于静止状态,所以物体A 所受的三个力的合力为0,即FNG所以,地面对物体A 的支持力的大小为NGFMgmg ( Mm) g故 C 错误。故选 D。20 如图所示,物体A 在水平桌面上,绳重及摩擦不计,动滑轮重力为2N 。当 B 物体重力为 8N 时,它恰好能匀速下降。( 1)
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