滑轮组经典习题

一、选择题〔共18小题〕1、〔2009•包头〕如下图的滑轮组将重10N的物体匀速提升，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N〔不计绳重和绳与滑轮间的磨擦〕，以下计算结果正确的选项是〔〕 A、所做的有用功为1J B、动滑轮自重 C、拉力F做功的功率为 D、该滑轮组的机械效率为83.3%3、如下图，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重，以下说法正确的选项是〔〕 A、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高 B、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同 C、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多 D、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大4、〔2010•泉州〕建筑工人用如下图的滑轮组，将重800N的重物匀速提高5m，拉力所做的功为4800J，则该滑轮组的机械效率是〔〕 A、67% B、73%C、83% D、100%5、利用如下图的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则〔〕 A、甲滑轮组的机械效率高 B、乙滑轮组的机械效率高 C、F2做功的功率大 D、F1、F2做功的功率一样大6、用完全相同的A、B两个滑轮组〔绳重及摩擦忽略不计〕，分别提升重为G1和G2的两物体，假设G1＞G2，它们的机械效率分别为ηA和ηB，则〔〕 A、ηA＞ηB B、ηA＜ηBC、ηA=ηB D、无法判断7、两滑轮组装置如下图，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是〔〕 A、6：7 B、7：6 C、5：6 D、5：710、〔2006•大连〕如下图，工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑轮的重力为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦．则工人所用的拉力为〔〕 A、G物+G动2 B、G物2η11、〔2011•包头〕如下图，斜面长6m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m，以下说法正确的选项是〔〕 A、滑轮组的机械效率是40% B、物体重300N C、拉力F做的功是600J D、拉力F的功率是40W12、有一人用同一滑轮组分别将重1000N和2000N的物体匀速提升5m，动滑轮重200N，不计绳重和摩擦，，则上述两种情况中不正确的选项是〔〕 A、滑轮组的机械效率不相等 B、人做的额外功相等 C、人做的总功相等 D、绳子自由端移动的距离相等14、以下关于机械效率的说法中，正确的选项是〔〕A、做功多的机械，机械效率一定高 B、越省力的机械，机械效率越高C、使用机械的目的是为了提高机械效率 D、使用任何机械，它的机械效率都小于115、〔2007•无锡〕如下图，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2．假设不计绳重与摩擦，则〔〕 A、W1=W2，η1=η2 B、W1=W2，η1＜η2 C、W1＜W2，η1＞η2 D、W1＞W2，η1＜η216、〔2011•烟台〕在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组〔两个定滑轮和两个动滑轮〕匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则以下选项正确的选项是〔〕 A、η组＜η动＜η定 B、η定＜η动＜η组 C、η动＜η定＜η组 D、η定＜η组＜η动17、〔2010•广西〕用如下图的滑轮组提起重1000N的货物，所用拉力是400N，绳的自由端被拉下2m．关于这个滑轮组工作的以下说法中，正确的选项是〔〕A、总功是800J B、额外功是100JC、有用功是400J D、机械效率是62.5%二、填空题〔共12小题〕20、〔2008•黄冈〕建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料〔如图〕．绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×103N，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能起吊_________N的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4×103N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m，起重机的功率是_________W，机械效率为_________．假设吊起的建筑材料重力减小，机械效率将_________．〔“增大”、“减小”或“不变”〕22、〔2010•黄冈〕如图是某商场的自动扶梯．扶梯的部分几何尺寸如下图，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼．已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行．则扶梯对他做的功是_________J，对他做功的功率是_________W．如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将_________〔填“变大”、“变小”或“不变”〕．假设小华为较快上楼，在扶梯以上述速度上行的同时，他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行，则他从一楼到达二楼所需的时间为________s．23、用如下图的滑轮组提升重1500N的物体，拉力F的大小为400N，假设将物体提升，则拉力做的功为_________J，该装置的机械效率为_________．24、〔2004•河北〕如下图，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为_________．假设用此动滑轮匀速提起一袋质量为25Kg的大米，当拉绳子的速度为_________m/s时，拉力的功率为54W．〔取g=10N/kg，绳重与摩擦不计〕25、一个质量为70kg的工人，用如下图的装置〔包括滑轮组及装砖的托板〕提升一堆砖．已知装砖的托板重200N，每块砖重100N．滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%．那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可到达_________．〔取g=10N/kg，结果保留1位小数〕一、选择题〔共18小题〕1、解答：解：A、∵用滑轮组提升物体，对物体做的功是有用功．∴所做的有用功W用=Gh=10N×0.1m=1J．∴该选项中，所做的有用功为1J，计算结果正确．B、∵不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时，该滑轮组中的动滑轮由两段绳子承担，绳子上的拉力是物体和动滑轮总重的二分之一，则：动滑轮的重力G动=2F﹣G物=2×6N﹣10N=2N．∴动滑轮自重，计算结果不正确．C、∵用滑轮组提升物体，拉力F做的功是总功，则拉力F做功的功率P总∴拉力F做功的功率为，计算结果不正确．D、∵该滑轮组的机械效率η=G物∴该滑轮组的机械效率为83.3%，计算结果正确．此题计算结果正确的有两个：A和D．3、解答：解：〔1〕小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功，因为物体重力相等，滑轮相同，上升的高度相同，所以两次做功相等；〔2〕由W=Gh知，两次所做的有用功相等，所以机械效率相等；〔3〕因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=13〔G物+G轮〕；乙图中有2段绳子拉着动滑轮，所以F乙=12〔G物+G轮F甲＞F乙，V甲=V乙，根据P=Fv得P甲＞P乙．故选D．4、解答：解：由图可知，n=2，s=2h=2×5m=10m，当提升G=800N的重物时，W有用=Gh=800N×5m=4000J，W总=4800J，滑轮组的机械效率：η=W有用W总×100%=4000J4800J×100%=83%．点评：此题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，因条件已给出，难度不大．5、解答：解：甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以S1=3h1则η1=G1h1F1s1=则η2=G又因为G1=G2，F1=F2，所以乙滑轮组的效率高．两物体上升速度相同，所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度．根据P=Fv，拉力F相同，所以F1的功率大．故选B．6、解答：解：设将两个物体提升高度均为h，∵使用滑轮组时，绳重及摩擦忽略不计，∴W额=G轮h，当提升的物重变化时，额外功大小不变；﹣﹣﹣﹣﹣﹣①∵η=W有用W总∴1η=W有用+W∵G1＞G2，W有用=Gh，∴做的有用功：W1＞W2，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由①②③综合分析：ηA＞ηB．故选A．7、解答：解：设物体被提升的高度为h，W有用=Gh=5G0h；∵摩擦和绳重均不计，∴使用滑轮组时做的额外功就是将动滑轮提升h做的功，∵甲图有1个动滑轮，∴使用甲滑轮组时的额外功：W额=G轮h=G0h，使用甲滑轮组时的总功：W总=W有用+W额=5G0h+G0h=6G0h，使用甲滑轮组时的机械效率：η=W有W总=5G∵乙图有2个动滑轮，∴使用乙滑轮组时的额外功：W额′=2G轮h=2G0h，使用乙滑轮组时的总功：W总′=W有用+W额′=5G0h+2G0h=7G0h，使用乙滑轮组时的机械效率：η′=W'有W'总=5G0h7G0h=57，∴η10、解答：解：①不计摩擦和绳重，由两股绳子承担物体和动滑轮的总重，F=12〔G物+G动〕，故A②设物体升高的高度h，可求绳子自由端通过的距离s=2h，提升重物做的功为有用功：W有=G物h，∵η=W有W总，拉力做的功为总功：W总=W有η=G物hη，又∵W总=Fs，∴拉力的大小：F=③使用动滑轮做的额外功：W额=G动h，W有=W总﹣W额=Fs﹣G动h，∵η=W有W总∴拉力的大小：F=G动2（1﹣η），故D正确；根据C中结果反推导，发现η=G物hFh﹣11、解答：解：因条件不足，无法计算物体重和机械效率，故A、B错．拉力F移动的距离：s=3s′=3×2m=6m；拉力F所做的总功：W总=Fs=100N×6m=600J，故C正确；拉力F做功的功率：P=Wt=600J5s=120W，故D错；故选12、解答：解：A、不考虑绳重和摩擦，克服动滑轮的重力做的功就是额外功，提起1000N和2000N的重物，有用功是不同的，所以滑轮组的机械效率是不相同；B、用同一滑轮组，动滑轮的重是一样的，克服动滑轮的重做的额外功就是一样的；C、额外功相等，有用功是不同，所以总功也是不同的；D、用的是同一个滑轮组，绳子股数是相同的，物体上升的高度都是5m，所以绳子末端移动的距离都等于物体上升高度的n倍．故选C．14、解答：解：机械效率是有用功跟总功的比值，这个比值越大，说明机械效率越高．所以机械效率的高低是由有用功和总功这两个因素共同决定的，而与机械做功多少或是否省力无关，故选项A和B都是错误的．我们使用机械的目的是为了省力或为了省距离，而不是为了提高机械效率，故选项C是错误的．因为使用任何机械都不可防止的要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率总是小于1，故选项D是正确的．故选D．15、解答：解：因为小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高．又因乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低．即W1＜W2，η1＞η2，所以C选项正确．故选C．16、解答：解：∵匀速提升同一物体到同一高度处，∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；∵不计绳子质量和摩擦，∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，∵W总=W有用+W额，∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，∵η=W有用∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞动＞η组．故选A．17、解答：解：由图知，n=4，则绳的自由端移动的距离s=nh，物体上升高度：h=sn=2m提起货物所做的有用功：W有用=Gh=1000N×0.5m=500J，故C错；提起货物所做的总功：W总=Fs=400N×2m=800J，故A正确；提起货物所做的额外功：W额=W总﹣W有用=800J﹣500J=300J，故B错；滑轮组的机械效率：η=W有用W总=500J800J=62.5%，故18、通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出以下各措施中能提高机械效率的是〔〕 A、增加动滑轮，减小拉力 B、改用质量小的动滑轮 C、减少提升高度，减少做功 D、增加提升重物重力，增大有用功考点：滑轮〔组〕机械效率的测量实验；功的计算；增大或减小机械效率的方法。分析：滑轮组的机械效率是有用功与总功之比，比值越大，机械效率越高．所以要提高滑轮组的机械效率可以尽量减少额外功．知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功．解答：解：A、动滑轮越重，需要做的额外功越多，所以A说法错误．B、改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，所以可以提高滑轮组的机械效率．所以B说法正确．C、由公式：η=GhFs=GhD、提高物体的质量，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大．所以增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率．所以D说法正确．故选B、D．点评：此题主要考查了提高滑轮组的方法．首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高．所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高．因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率．二、填空题〔共12小题〕20、解答：解：不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，数出承重绳子的股数n=3，则物重G=nF=3×6×103N=1.8×104N；实际使用该滑轮组，滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦的存在，实际吊起的建筑材料G′=5.4×103N，那么起重机吊臂上的钢丝绳移动的距离s=nh=3×1m=3m．起重机的功率P=Fst=6×103N×3m1s=1.8×104J．机械效率η=W有实际使用由于滑轮组装置不变，滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦产生的额外功基本不变，则吊起的建筑材料重力减小，有用功减小，使滑轮组的机械效率将减小．故答案为：1.8×104；1.8×104；30%；减小．22、解答：解：由题知：G=mg=50kg×10N/kg=500N；扶梯运动的速度v=1m/s；由图知：扶梯的长度s=5m，高度h=3m；〔1〕扶梯对他做的功W=Gh=500N×3m=1500J；〔2〕从一楼到二楼的时间t=svP=Wt〔3〕扶梯的功率是一定的，它克服人的重力所做的功为有用功，当人数增多时，有用功增大，机械效率会变大；〔4〕当人在扶梯上行走时，相对于地面的速度v'=2m/s；根据v=st得：t=sv=5