2020-2021北京中考物理专题复习滑轮组的省力问题的综合题_第1页
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文档简介

1、h最省力的是(滑轮重不计)一、初中物理滑轮组的省力问题1. 用如图所示的滑轮或滑轮组,将同一物体匀速提高()【答案】D【解析】【分析】【详解】A. 图中滑轮是定滑轮,拉力 F=G;1B. 图中滑轮是动滑轮,拉力 F G ;2C. 图中滑轮组的动滑轮绕 2段绳,拉力FD. 图中滑轮组的动滑轮绕 3段绳,拉力F所以最省力的是 D中滑轮组。故选DO2. 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度,若不计绳子与滑轮的摩檫,装置更省力(选填“甲”或“乙”)。甲装置的机械效率 乙装置的机械效率(选填“高于”、“低于”或“等于”)。甲

2、图中若钩码总重100N ,动滑轮重为20N,不计摩擦及绳重,若工人将绳子匀速向上拉6m,则泥桶上升的高度为 m ,滑轮组的机械效率为O屮Fi【答案】甲 等于 283. 3%【解析】【详解】1不计摩擦,拉力1 一F=(G 物+G轮),n甲一3 , n 乙=2,绳子受的拉力:n1F甲=(G物+G轮),31F乙=(G物+G轮),2F甲F乙,甲更省力;2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 ,故利用滑轮组做的有用有用功相同、额外功相同,总功相同,据沪而可知,滑轮组的机械效率相同,即:甲W总=乙;3如甲图,泥桶由3股绳子承担,则 n=3,s=3h, s=6m ,泥桶上升的

3、高度为:1 1h= S= 6m=2m ;334不计摩擦及绳重,则滑轮组的机械效率为:100% 83.3%。W有用W有用GhGioony=W总 W有用 W额 Gh G 动h G G 动 100N20N3. 如图所示的滑轮组,拉一重 100N的物体M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】60 2 40【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

4、11S绳=6m=2m33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=2F= 20N× 2= 40N弹簧测力计的示数为 40N。4. 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 A端向左移动速度是 m/s。( g取10Nkg ,不考虑钢绳的热胀冷缩)V【解析】【分析】【详解】120个坠砣的总重力G=mg=25kg 

5、15; 20 × 10Nkg=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,可得则输电线A端受到的拉力大小FA=2G= 2 × 5000N=1 ×4N)2 图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h = 2sa,则输电线 A端向左移动的距离1h40cm=20cm=0.2m2A端向左移动速度SA 0.2mt 5s0.04m/s5. 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=2ms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

6、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”)。【答案】20 40不变【解析】【分析】使用动滑轮可以省一半力;物体匀速运动,受平衡力,平衡力大小相等,判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度;根据PW FSt tFV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。【详解】1 因为使用动滑轮可以省一半力,所以拉物体的力为F 2F 2 10N20N物体做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力和摩擦力一对平衡力,大小相等,则fF20N2由图知有2段绳子拉着物体,则有V绳2v物22m/s 4m/s则拉力F的功率为PFV绳1

7、0N4m/s=40W3 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,所以受到水 平面的摩擦力不变。【点睛】本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识,要 牢记影响滑动摩擦力的两个因素,当两个因素都不变时,摩擦力的大小不变,与其它因素 无关。6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;拉力F所做的总功;拉力F做功的功率;(4) 使用该装置提升货物时的机械效率n。(2)

8、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升克服重力势能做的功,为W有G物h720N 1m 720J(2)动滑轮与2股绳子接触,故 n=2,拉力W总FS nFh总、F所做的总功为2 400N 1m 800J(3)由功率公式,可知拉力F做功的功率为PW总t800J 160W5s(4)该装置提升货物时的机械效率为W有W总总、100%720J800J90%答:(1)动滑轮对货物做的有用功为720J;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%。7.为了开发和利用深海的

9、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。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Imin内将“潜龙三号”匀速提升了20m ,该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供,电动机的输出功率是IOkW ,则钢丝绳的拉力是多

10、少 ?(3) 该滑轮组的机械效率是多少 ?【答案】7500N50%【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,禾U用公式P得到拉力。根据G mg和W有 Gh求出有用功,再根据WW总、100%求出该滑轮组的机械效率。【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

11、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钢丝绳端移动的距离s nh 4 20m 80m把“潜龙三号”提升 20m拉力做的功35W Pt 10 10 W 60s 6 10 J钢丝绳的拉力56 10 J7500N80m(3)3 “潜龙三号”的重力G mg 1.5 103kg 10Nkg 1.5 IO4N有用功W有 Gh 1.54510 N 20m 3 10 J滑轮组的机械效率W有 100%56J 100% 50%&工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N的物体向上匀速提起 2m ,所用拉力为250N.(1) 求滑轮组的机械效率; (2) 如果要用这个滑轮组

12、达到更省力的效果,绳子应该怎样绕,请在图乙中画出绳子的绕法; 80%,“ =”,N”).【答案】(3) 用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度,不计绳重和摩擦,机械效率的关系是 甲【解析】【详解】n=2 ,则拉力端移动距离(1)由图甲可知,滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数 s=2h=2 × 2m=4m工人做的有用功:W 有用=Gh=4OO× 2m=800J ,工人做的总功:W 总=Fs=250N× 4m=1000J滑轮组的机械效率: W有用 100% -800J 100% 80% ;W 总1000J(2)如果要用这个滑轮组达到更省力的效果,绳子应从动滑轮上面的

13、挂钩开始绕起,依次 绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮,如图所示:(3)用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度,做的有用功相同;不计绳重和摩擦,做 的额外功是提升动滑轮做的功,由题意可知,动滑轮的重力相同,提升动滑轮的高度也相 同,由W=Gh可知做的额外功相同;因为W总=W有用+W额,所以做的总功相同,由W有用甲=乙. J用100%可知两个滑轮组的机械效率相同,即W总总、9. 如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A、B均重为20牛。当用力F2匀速提升物体B时,以滑轮的轴为参照物,物体B是的(选填 静上”或运动”),此时力F2大小为牛。若Fi和F2所做的功相等,物体A、B移动的距离之比是 ,当绳子自由端

14、 上升1米时,力F2所做的功为 焦。【答案】静止10 1:1 10【解析】【详解】1 以滑轮的轴为参照物,物体B相对与参照物的位置没有改变,是静止的;2 B物体使用的是动滑轮,能省一半力,不计滑轮的重和摩擦,拉力:1 1F2= G = × 20N=10N2 23 因为使用任何机械都不能省功,当F1和F2所做的功相等,物体 A. B重力相同,移动的距离相同,故距离之比是 1:1。4 当绳子自由端上升1米时,力F2所做的功为:W=FS=ION 1m=10J°10. 工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为400N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.R、F2始终沿竖直方向;图甲

15、中B0=2A0,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为0.02ms .不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是()777777Fl IA.甲方式Fi由150N逐渐变大C甲乙两种方式都省一半的力【答案】D【解析】【详解】B.乙方式F2的功率为3W乙方式中滑轮组的机械效率约为88.9%D.A.由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力 重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:Fi的方向也是竖直向下的,在提升OBL2 OA所以,动力Fi的大小始终不变,故 A错误;BC由于在甲图中,OB=2OA,即动力臂为阻力臂的 以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所F1丄

16、G2由图乙知道,承担物重是绳子的段数是400N200Nn=3,不计绳重和摩擦,则500N+50N150N ,12即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:V 绳=0.02ms × 3=0.06ms故乙方式F2的功率是:故BC错误;P= V 绳=150N× 0.06ms=9W,D.不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是:W有用100%=GhGh G 轮 h100%=400N400N 50N100% 88.9%故D正确.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甲乙A. 手的拉力:F甲=F乙;机械效率:甲=乙B. 手

17、的拉力:F甲V F乙;机械效率:甲Vn乙C. 手的拉力:F甲 F乙;机械效率:n甲Vn乙D. 手的拉力:F甲 F乙;机械效率:n甲n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总总、同时,总功越大的,机械效率越小;所以选D.12. 如图所示,甲滑轮组中滑轮的质量均为 m,乙滑轮组中滑轮的质量

18、均为 0.5m,用甲、 乙滑轮组分别使重力均为 G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h,绳子自由端的拉力分别为Fl、F2。不计绳重和摩擦,则下列判断正确的是()甲乙A. 拉力Fi小于F2B. 拉力Fi的功率小于F2的功率C. 拉力F1做的功小于拉力 F2做的功D. 甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率【答案】D【解析】【分析】【详解】A .由图知,图甲、图乙滑轮组,n=3,因为不计绳重和滑轮轴处摩擦,所以1111Fi= (G+G 甲)= (G+mg), F2= (G+G 乙)= (G+0.5mg)3 333故F> F2,故A错误;BC .重物在相同时间内匀速上升相同高度h,则拉力移动

19、距离 S相同,拉力做功Wi= Fis,W2=F2s故Wi> W2,因为做功时间相同,所以拉力Fi的功率大于F2的功率,故BC错误;D 甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同,G甲> G乙,则甲滑轮组做的额外功多,故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率,故D正确。故选D。13. 用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体,在相同时间内提升相同的高度;已知滑轮重1N,绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是( )A. 手的拉力F乙=IONB. 利用乙种方式做的有用功比较多C. 甲种方式的机械效率大于乙种方式D. 手的拉力F甲做功的功率比F乙做功的功率大【答案】

20、C【解析】【详解】A .乙滑轮是动滑轮,绳重和摩擦不计,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,11F 乙=(G+G 动)=× (10N+1N)=5.5N2 2故A错误;B. 利用两种滑轮都是将 G=ION的物体提升相同的高度 h,由公式 W有用=Gh知,有用功相 同,故B错误;C. 甲乙装置所做的有用功相同,用乙装置提重物时,得提起动滑轮所做额外功较多,也W有用P=W知,乙装置手的拉就是乙装置的总功较大,由公式 知,甲方式的机械效率较高,故C正确;D .因为乙装置总功较大,并且在相同时间内提升物体,由公式 力做功功率较大,故 D错误。 故选C O14. 用一动

21、滑轮将重物匀速提升 2 m,人对绳子的自由端所用力是40 N,不计滑轮重和摩擦,则物重和提升重物所做的功分别是A. 80N,80JB. 80N,160JC. 40N,160JD. 40N,80J【答案】B【解析】【分析】【详解】动滑轮省一半力,多费一倍的距离,所以物体的重为:G 2F 2 40N 80N ;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功:W FS 40N 4m 160J. 故选B.15. 小明用如图的滑轮组提升重为100N的物体,使其在 5s内匀速上升2m,动滑轮的重为10N ,不计绳重及摩擦,下列计算正确的是()A. 拉力F为50NB. 绳子自由端移动的距离为 6mC

22、此时滑轮组的机械效率为 90.9%D.拉力的功率为 40W【答案】C【解析】【详解】A. 由图知,通过动滑轮的绳子段数n =2,不计绳重及摩擦,则拉力:1F 2( G勿 G动)(100N 10N) =55N ,选项不符合题意;B. 绳端移动的距离:s 2h 2 2m 4m ,选项不符合题意;C. 所做的有用功:W Q h 100N2m=200J,拉力做的总功:WFS 55N 4m=220J,滑轮组的机械效率:WZ 200JZZ100%=100%90.9%W总、220J选项符合题意;D.由C可知,拉力做的功:W总=22OJ,拉力的功率:P W 220J=44wt 5s,选项不符合题意。故选CO1

23、6. 建筑工地上需要将 6块相同的砖从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置分 三次运送,第一次运 1块,第二次运2块,第三次运3块。每次运送时,砖都以相同的速 度匀速上升相同高度,绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为Fi、F2、F3 ,拉力做的功为 Wi、W2、W3,有用功率为Pi、P2、P3,机械效率为耳1、俘、,则()a. Fi+F2=F3b. Wi+W2=w3c. +=d. pi+f2=P3【答案】D【解析】【分析】1由图可知,作用在动滑轮上绳子为2股;绳重,摩擦不计时,用F = (G+G动)分析nW有 Gh GFi,F2,F3之间关系;再依=。通过计算特殊值,判断等式是否成立。

24、W总G总h G+G动【详解】a.由题意得11Fl = (G+G动)=-(G+G动);n211F2 =(2G+G动)=一(2G+G动);n2111Fi + F2 = (G+G 动)+ (2G+G 动)=(3G+2G 动)22211F 3=(3G+G动)=(3G + G动)n2因为11(3G+2G 动)(3G+G 动)22所以(F1 + F2)F3故A不符合题意;E. 由于物体升高均为 h;W1 + W 2 = FI h + F2 h= (FI +F2 )hW3=F3h;因为(F + F2) F3所以(W1+W2)W3故B不合符题意;_ W _ Gh G 、C. 依=,说明滑轮组一定时,物重越大,

25、机械效率越大,即W总G总h G+G动1 2 3 ,故C不合符题意;C hD. 由W有=Gh, P=-可知t3Gh"T ;Gh 2Gh + t tF33GhR +p2所以R1+R2=R3,故D符合题意。故选DO【点睛】一个不加条件成立等式,可以用某种情况时不成立来判断它不成立。17. 如图,小华用滑轮组匀速提升一个重为900N的物体,人拉绳的力 F为350N ,不计绳重和摩擦,若用这个滑轮组匀速提升2100N的物体,绳未断裂,人的拉力为()A. 650NB. 700NC. 750ND. 800N【答案】C【解析】【分析】【详解】由图可知,通过动滑轮绳子的段数:n=3,不计绳重和摩擦,绳

26、子自由端拉力:1F1=(G+G 动),3由此可得动滑轮重:G 动=3Fi-G=3 × 350N-900N=150N 当提起2100N物体时,人的拉力:11F2=(Gi+G动)=×(2100N+150N)=750N.3 318. 如图所示,小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体,人拉绳的力 F为250N(不计绳重和摩擦)。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时,人的拉力 F为( )A. 400NB. 450NC. 500ND. 600N【答案】B【解析】【分析】【详解】由图可知,绳子承担重物的段数n为3,提升一个重为600N的物体时,拉绳的力 F为 250N ,根据F1G物 G动 求出动滑轮的重力为nG动3FG物 3 250N600N150N当提升一个重为 1200N的物体时,人的拉力为F1 G物 nG动11200N150N450N综上所述,ACD项不

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