第26讲 简单机械-滑轮与滑轮组（原卷版）

第26讲简单机械--滑轮与机械效率滑轮与滑轮组的受力分析斜面的计算机械效率的计算一.滑轮1.滑轮的定义：滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。2.滑轮的实质：类似于一个变形的杠杆，受力可根据杠杆平衡原理分析。2.滑轮的分类：（1）定滑轮：轴固定不动①特点：类似于一个等臂杠杆，不省力，不费距离，可改变力的方向②应用：旗杆顶部滑轮，用来改变力的方向的装置动滑轮：轴随着物理一起运动①特点：类似于一个省力杠杆，动力臂为阻力臂的二倍，省一半的力，费二倍距离②应用：各种省力装置的滑轮【注意】对于滑轮的受力分析最好使用受力平衡，一直动滑轮定滑轮有时会影响判断并非不动的一定是定滑轮，如人在船上通过滑轮拉船二.滑轮组1.滑轮组的定义：由若干个定滑轮和若干个动滑轮组合成滑轮组；同时具备定滑轮和动滑轮的特点。2.依据受力平衡可得：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一；即F=1/n(G物+G动)。3.特点：既能改变力的大小，又能改变力的方向4.如有n股绳与下端滑轮连接则（nF=G物+G动）绳端移动速度为滑轮移动速度的n倍5.横向的滑轮依据受力平衡进行分析，运动的速度大小可依据滑轮组分析三.机械效率1.相关物理量的意义：(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外2.机械效率：（1）定义：有用功跟总功的比值，公式η＝eq\f(W有,W总)×100%（2）增大效率的方法：①有用功不变，减小无用功②无用功不变，增大有用功③减小无用功，增大有用功3.滑轮组的机械效率：η＝Gh/FS=G物/（G物+G动）四.斜面1.斜面定义：与水平面成倾斜的光滑平面，称为斜面2.斜面本质：增大了做功的距离，从而起到了省力的作用3.假设光滑无摩擦的斜面：（W总=FS=Gh）（1）斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之几。（2）要使物体升高相同的高度，斜面越长越省力。4.有摩擦力的斜面（机械能守恒）：（W总=FS=Gh+fL）5.常见的斜面：盘山公路，螺丝的螺纹，倾斜的轨道五.轮轴1.轮轴定义：由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕轴心转动的简单机械。2.轮轴本质：可理解为一种变形杠杆，受力在两侧边缘，距轴心远更省力考点一：滑轮与滑轮组【例1】如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（）

A．利用机械丙提升M时省力 B．丙的机械效率小于乙的C．F乙和F丙两个力所做的功相同 D．F甲做的功的功率一定小于F乙的【例2】如图所示，该装置处于静止状态。若不计滑轮重、绳重及一切摩擦，物体的重力分别为G1和G2，则G1∶G2等于（）A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．无法判断考点二：斜面的受力分析【例1】如图所示是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，修建盘山公路的目的是（）A．减小汽车的重力B．减小汽车牵引力所做的功C．减小汽车上坡时所需的牵引力D．减小汽车上坡时行驶的路程【例2】如图所示，某商场要把同一种货物搬运到同一辆汽车上，可采用甲、乙两种不同的方式，下列说法中正确的（）

A．甲图所用方法克服货物重力做功多B．甲图所用方法比乙图所用方法机械效率高C．甲图中，所搭斜面越长机械效率越高D．甲图中，所搭斜面越长越省力考点三：机械效率的计算【例1】物理是一门“源于生活，用于生活”的学科，学好物理知识，可以帮我们巧妙的解决生活中的难题，在一次搬重物时，小明爸爸要把180kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用900N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（g取10N/kg）（）

A．小明爸爸对重物做了360J的功B．小明爸爸做功的功率为15WC．此次简易斜面装置的机械效率为50%D．斜面是一种费力杠杆【例2】如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N，不计绳重和摩擦，则（）

A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．拉力F为800NC．拉力F的功率为360W D．动滑轮的机械效率为90%1．用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N的物体A水平向左移动2m，A受到地面对它的摩擦力为30N（不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦），下列说法中正确的是（）A．拉力F为50NB．绳子自由端移动的距离为6mC．A受到的摩擦力方向水平向左D．拉力F为15N2．如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（）A．拉力对物体做的功是额外功B．拉力F做的功是有用功C．拉力F移动的距离是物体移动距离的3倍D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率3．如图所示，志愿者为了把两件相同的物资搬运到货车上，用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件物资从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件物资用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法错误的是（）

A．沿斜面CD推动更省力B．沿斜面AB推动，志愿者克服物资重力做的功更多C．志愿者克服物资重力做功的功率可能相同D．沿斜面推动物资的过程中，物资的机械能增大4．如下图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（）A．自行车的脚踏板B．旗杆顶的定滑轮C．水管上的水龙头D．大门上的门把手5．如图所示，一个重G=20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm。若滑轮重为10N、不计绳重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（）

A．F=10N，s=20cmB．F=10N，s=40cmC．F=15N，s=20cm D．F=15N，s=40cm6．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为的物体，每个滑轮的质量为，在相同的时间内物体被提升的高度均为1m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）

A．滑轮组中A滑轮可以省功 B．动滑轮的重力为5NC．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为10J7．实验室里有一些相同的长方体木块，同学们用相同的滑轮按照甲、乙、丙三种方式拉着木块在相同的水平面上做匀速直线运动，如图所示，不计滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦，所用拉力分别为F1、F2和F3，则（）

A．F1>F2=F3 B．F2<F1<F3 C．F2>F1=F3 D．F1<F3<F28．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA<GB，滑轮组的机械效率η甲>η乙（不计绳重和摩擦）。下列判断正确的是（）

A．两滑轮组绳子自由端移动的距离相等B．甲滑轮组做的有用功比乙做的多C．甲滑轮组的动滑轮比乙的轻D．甲滑轮组的总功率比乙的大9．如图所示，小王同学利用定滑轮提升重为200牛的物体，若不计绳重和摩擦，当小王拉着绳子一端，从A点走到B点，他做功至少为（）

A．400焦 B．600焦 C．800焦 D．1000焦10．如下图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种不同的机械把同一物体匀速提升到同一高度，（绳长不变），下列说法中正确的是（）

A．使用机械丁最省力 B．机械乙的机械效率最高C．的大小为物重的一半 D．使用这四种机械的有用功相同11．如图所示为国旗旗杆顶部的定滑轮，一名优秀的升旗手总能在国歌演一遍约50s的时间内将重3N的国旗升到旗杆顶端。已知学校操场旗杆高度约为11.8m，升旗手身高约1.8m。下列说法正确的是（）A．旗手下拉的绳端移动距离为国旗上升距离的2倍B．升旗手对国旗的拉力为2.5NC．国旗上升的平均速度约为0.2m/sD．国旗对绳的拉力和绳对国旗的拉力是一对平衡力12．由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉的很紧。某些地方用图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。一次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块A（重为G）被匀速拉升的高度为h，拉力F和配重水泥块A的运动速度分别为vF和vA，（不考虑滑轮自重、绳重和绳与滑轮间的摩擦）。下列说法中不正确的是（）A．M是定滑轮B．拉力F＝2GC．vA＝2vF D．F做的功为Fh13．如图所示，水平桌面上物重分别为20N、10N的甲、乙两物体，由跨过定滑轮的轻绳相连，沿着水平方向的拉力F的大小为5N时，物体甲恰能在光滑的水平面上向左做匀速直线运动，忽略滑轮自重及滑轮与绳间摩擦，下列分析正确的是（）A．物体甲受到的摩擦力为5NB．物体乙受到的摩擦力为5NC．物体乙受到轻绳的拉力为2.5ND．甲乙两物体的物重不同，受到的摩擦力也不同14．如图所示两个轮轴使用时，两图中拉力F大小相等，轮轴的轮半径是轴半径的二倍，则所挂重物G1、G2的重力比是（）A．1：1 B．2：l C．4：1 D．1：415．如图所示，当物体A、B的重分别为20N、10N时，物体A恰好在水平面上向右做匀速直线运动，滑轮和绳子的重忽略不计。则绳子对物体A的拉力是（）A．5NB．10NC．20N D．30N16．小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动，物体用时2s移动了4m，物体重为2000N，运动过程中物体受到的摩擦力为450N，绳子自由端受到的拉力F为200N。下列说法正确的是（）

A．绳子移动了12mB．该装置的有用功是8000JC．拉力的功率是400WD．该装置的机械效率70%17．如图所示是使用不同机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力F最大的是（）A．B． C．D．18．如图所示，斜面长L为1m，高h为0.5m，现将重为12N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若拉力F为8N，拉力的功率为2W。不计空气阻力，则下列说法正确的是（）①物体一共受到三个力的作用，且合力为零②拉力做的有用功为6J③物体受到的摩擦力大小为2N

④物体运动的速度为0.25m/sA．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④19．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以方便晾起洗好的衣服．若图中动滑轮、杆、晾衣架总重力是G，某次晾晒湿衣物的重力达到5G，当顺时针摇动手柄，晾衣架匀速上升．若不计一切摩擦，则对此过程说法不正确的是（）A．绳子上的拉力大小为1.5GB．绳子拉力克服了6G的总重力做功C．这套机械的机械效率可以达到90%D．施于手柄上的力小于绳子拉力20．如图所示，把重为G的物体甲从A点竖置向上匀速拉至B点，此过程绳的拉力对甲做的功为WAB，用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点。在此过程中绳的拉力对乙做的功为WCD。下列答案正确的是A．斜面的机械效率为GH/WCD+WABB．斜面的总功为WABC．斜面的有用功为WCDD．斜面的额外功为WCD-WAB21．如图所示，分别用拉力F1、F2将重为20N的物体匀速提升相同高度，每个滑轮重均为5N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（）

A．拉力F1和F2的大小之比为2∶1B．拉力F1和F2做功的大小之比为4∶5C．物重增大10N，F1和F2都增大10ND．增大物重，两个滑轮组的机械效率保持不变22．如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械，借助这种机械可以将较重的物体搬运到高处，某人借助该机械吊起一辆摩托车。不计绳和机械自重，下列说法错误的是（）

A．图中A部分可等效为定滑轮 B．该机械既可省力，也能改变力的方向C．图中B部分可等效为动滑轮 D．若绳子被拉下6m时，摩托车上升1m23．为将器材拉到某高处，他协助搬运工设计了如图所示的装置，通过固定的半径比为3∶1的轮轴和斜面，将质量为1t的器材运到水平距离16m外，高为12m的位置。实际用力F拉动器材匀速上升时，发现该装置的效率是80%。机械优势是牛顿曾提出的一个概念，即物体的重力与使用机械后的实际用力的比值。以下判断正确的是（不计器材本身尺寸大小对距离的影响）（）A．将器材拉