最新初二中考物理力学压轴题(滑轮组的计算)
- 格式:doc
- 大小:203.50 KB
- 文档页数:5
八年级物理滑轮组计算题练习1、建筑工人用滑轮组提升建筑材料,拉力F为400N,建筑材料的重力G为900N。
在10s的时间内,工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m。
求绳子自由端移动的距离、此滑轮组的机械效率和拉力F的功率。
答案:(1) 绳子自由端移动的距离为1m。
2) 机械效率 = 无用功 / 输入功 = (900 - 400) / 900 = 0.556 = 55.6%。
3) 拉力F的功率 = Fv = 400 × 0.1 = 40W。
2、用滑轮组将货物缓慢提升3m,货物重850N,所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重)。
求有用功、总功、额外功、动滑轮的重力和滑轮组的机械效率。
答案:(1) 有用功 = Fs = 850 × 3 = 2550J。
2) 总功 = 有用功 + 无用功 = 2550J + 0J = 2550J。
3) 额外功 = 0J。
4) 动滑轮的重力 = 无。
5) 机械效率 = 有用功 / 输入功 = 2550 / (300 × 3) = 2.83 = 28.3%。
3、用滑轮组将重为450N的重物竖直匀速提高2m,滑轮组的效率为75%,不计绳重,在上述过程中克服各种摩擦阻力做功为180J。
求人作用在绳子自由端的拉力、人拉绳子所做的功和功率以及动滑轮的重力。
答案:(1) 人作用在绳子自由端的拉力 = 450N + 450N × (1 - 0.75) / 2 = 487.5N。
2) 人拉绳子所做的功 = Fs = 450 × 2 = 900J。
3) 人拉绳子做功的功率 = Fs / t = 900 / 10 = 90W。
4) 动滑轮的重力 = 450N。
4、用滑轮组将质量为450kg的物体A以0.2m/s的速度沿水平方向匀速向右拉动2m,拉力F大小为200N,物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.1倍,取g=10N/kg。
中考力学计算压轴题1.图甲是从湖底打捞一个柱形物体的简化示意图,在打捞的过程中物体始终以0.2m/s的速度匀速竖直上升。
图乙是打捞过程中拉力随时间变化的图象,其中AB段表示物体浸没在水中时提升的过程,提升的高度为h;BC段表示物体出水的过程;CD段表示物体全部露出水面后继续提升的过程。
若忽略摩擦力和水的阻力,求:(3分)(1)物体浸没在水中时被提升的高度h及在此过程中拉力所做的功。
(3分)(2)该物体浸没在水中时所受的浮力。
2. 如图所示,重为4N,高为0.24m、底面积为0.02m2的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内装有4kg的水(不计容器壁的厚度,g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3),求:(1)水对容器底部产生的压强p水;(2)现将一密度为2.0×103kg/m3的实心小球轻轻地放入容器中,静止后有0.2kg的水溢出,此时圆柱形容器对桌面的压强.3.如图所示,轻质杠杆可绕O点转动,杠杆左端A处挂了一物体,右端B处施加一个F=3N的拉力,此时杠杆在水平位置平衡,得OA=30cm,OB=20cm.(1)求绳子对杠杆A端的拉力.(2)若物块的体积为100cm3,求物块在水中所受到的浮力.4.人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A打捞上来,物体A的密度为9.0×103Kg/m3,体积为100dm3。
在5000N的拉力F作用下,物体A在2s内匀速竖直上升2m(物体未露出水面),不计水的阻力,g=10N/Kg。
求:(2分)(1)物体A受到的浮力。
(2分)(2)拉力F做功的功率。
(2分)(3)滑轮组的机械效率。
5.如图所示,体积为500cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,细线对木块的拉力为2N,此时水的深度为20cm.(取g=10N/kg),求:(2分)(1)水对容器底的压强.(2分)(2)木块受到水的浮力.(2分)(3)木块的密度.(2分)(4)若剪断细线待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,要使剩余木块刚好浸没在水中,在木块上应加多大的力?6.小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中,他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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 .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:物动1()(100N 10N )=55N 2F G G =+=⨯+ ,选项不符合题意; B .绳端移动的距离:2224s h m m ==⨯= ,选项不符合题意; C .所做的有用功:有物100N 2m=200J W G h ==⨯ ,拉力做的总功:总55N 4m=220J W Fs ==⨯,滑轮组的机械效率:有用总200J100%=100%90.9%220JW W η=⨯⨯≈ , 选项符合题意;D .由C 可知,拉力做的功:W 总=220J ,拉力的功率:220J=44W 5sW P t == , 选项不符合题意。
故选C。
2.用一个动滑轮提起重100N的物体(绳重与摩擦不计),所用拉力60N。
若用此动滑轮将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时,拉力功率为_____W。
较前一次提升物体,该滑轮的机械效率_____(选填“变大”、“不变”或“变小”)【答案】44 变大【解析】【详解】[1]根据题意可知,物体以0.2m/s速度匀速上升,对于动滑轮,绳子移动的速度v=2⨯0.2m/s=0.4m/s绳重与摩擦不计,则拉力F=12(G物+G动)即60N=12(100N+G动)解得G动=20N,用此动滑轮将重200N的物体时,拉力F′=12⨯(200N+20N)=110N拉力功率为P=F′v=110N⨯0.4m/s=44W拉力功率为44W。
[2]较前一次提升物体,物体的质量增加,重力增大,有用功增大,而摩擦不计、动滑轮重不变,额外功不变,这样有用功在总功中所占的比例增大,滑轮组的机械效率将增大。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.用一动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:2240N 80N G F ==⨯=;由2m h =得222m 4m s h ==⨯=,提升重物所做的功:40N 4m 160J W Fs ==⨯=. 故选B .2.如图所示,用滑轮组提重力为140N 的物体,当拉力为50N 时,物体对地面的压力刚好为0N 。
若重物与地面的接触面积S =2×10-2m 2,不计绳重和摩擦,每个滑轮质量相同,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。
若拉力F 为40N ,则定滑轮对天花板的拉力为_______N ,重物对地面的压强为_______ Pa 。
【答案】90 1.5×103 【解析】 【分析】 【详解】[1][2]滑轮组的动滑轮绕3段绳,不计绳重和摩擦,当拉力为50N 时,物体对地面的压力刚好为0N ,拉力的大小F 1=13(G +G 动) 动滑轮的重力G 动=3F 1-G =3×50N-140N=10N每个滑轮质量相同,定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N ,对定滑轮受力分析,受到重力、下方两段绳子的拉力,天花板的拉力,根据平衡条件得到F 天=G 定+2F =10N+2×40N=90N由力的作用相互性可知,定滑轮对天花板的拉力是90N 。
拉力F 为40N 时,滑轮组的动滑轮对物体的拉力F 2=3F -G 动=3×40N-10N=110N地面对物体的支持力F 支=G -F 2=140N-110N=30N由力的作用相互性可知物体对地面的压力F 压= F 支=30N物体对地面的压强p =-2230N210mF S =⨯压=1.5×103Pa3.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_____。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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η。
【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升克服重力势能做的功,为720N 2J m 170W G h ==⨯=物有(2)动滑轮与2股绳子接触,故n =2,拉力F 所做的总功为2400N 1800J m W Fs nFh ===⨯⨯=总(3)由功率公式,可知拉力F 做功的功率为800J160W 5sW P t ===总 (4)该装置提升货物时的机械效率为720J100%90%800JW W η=⨯==有总答:(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%。
2.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F 1、F 2做相同的功,则拉力F 1、F 2做功时的功率P 1___________P 2,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F1、F2做相同的功,根据P=Wt可知,拉力F1、F2做功时的功率P1等于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.3.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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 .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:物动1()(100N 10N )=55N 2F G G =+=⨯+ ,选项不符合题意; B .绳端移动的距离:2224s h m m ==⨯= ,选项不符合题意; C .所做的有用功:有物100N 2m=200J W G h ==⨯ ,拉力做的总功:总55N 4m=220J W Fs ==⨯,滑轮组的机械效率:有用总200J100%=100%90.9%220JW W η=⨯⨯≈ , 选项符合题意;D .由C 可知,拉力做的功:W 总=220J ,拉力的功率:220J=44W 5sW P t == , 选项不符合题意。
故选C。
2.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F1、F2做相同的功,根据P=Wt可知,拉力F1、F2做功时的功率P1等于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.3.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。
2024年中考物理压轴题训练——机械效率的综合计算1.如图所示,重为600N的工人利用滑轮组将建筑材料运送到平台上,工人用400N的力竖直向上匀速拉绳子,使建筑材料以0.1m/s的速度匀速向上运动了40s,已知滑轮组的机械效率为75%,g取10N/kg,绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计。
问:(1)若工人双脚与平台的总接触面积为0.04m2,则在提升建筑材料的过程中,工人对平台的压强是多少?(2)工人对绳做的功为多少?(3)建筑材料的质量为多少?2.如图所示,斜面长s=10m,高h=4m。
用沿斜面方向的推力F将重100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。
运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功,求:(1)运动过程中克服物体的重力做的功;(2)斜面的机械效率;(3)推力F的大小。
3.如图所示,用滑轮组提升重为120N的物体时,物体在10s内匀速竖直上升2m,所用拉力F为50N。
求:(1)滑轮组提升物体做的有用功;(2)拉力做功的功率;(3)该滑轮组的机械效率。
4.如图甲所示,车库出入口处常安装自动升降的横杆来控制车辆的出入,可以把图甲中的横杆简化为图乙所示。
横杆AB质量分布均匀且可绕O点转动,并通过与A端相连的电动机来自动控制横杆的升降。
当汽车靠近时,电动机可在10s内将原先处于水平位置的横杆匀速转动到竖直位置。
已知横杆重量150N,OA=0.2m,AB=3.2m,加在电动机线圈两端电压为220V,通过电动机线圈的电流为0.1A,不计空气阻力。
求:(1)在匀速转动提升横杆工的过程中,电动机对横杆的A端始终施加垂直横杆的拉力F 的大小;(2)该车库的自动升降杆装置,在上述过程中的工作效率大小(保留一位小数)。
5.如图所示,重物是体积为10dm3,密度为7.9×103kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面。
若不计摩擦,绳重和动滑轮重,要保持平衡。
求:(1)重物A受到的浮力;(2)作用于绳端的拉力F:(3)若实际所用拉力为300N,此时该滑轮的效率。
滑轮组的计算为了将放置在水平地面上、重G=100 N 的重物提升到高处,小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力 F 拉绳时,重物的速度v 和上升的高度h 随时间t 变化的关系图像分别如图丙和丁所示.-2 若重物与地面的接触面积S=5×102,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向,求:m(1)在2~3 s 内,拉力 F 的功率P 及滑轮组的机械效率η.(2)在1~2 s 内,拉力 F 做的功W .(3)在0~1 s 内,重物对地面的压强p.【解析】(1)在2~3 s 内,重物做匀速运动,v3=2.50 m/s,拉力F3=40 N,因为连接动滑轮的绳子有三根,所以拉力 F 的作用点下降的距离是重物上升高度h3 的三倍.P=F3v3=100 W;η=(W 有用/W 总)×100%=[Gh3/(3F3h3)] ×100% =83.33%;(2)在1~2 s 内,拉力F2=50 N,重物上升高度h2=1.25 m.W=3F2h2,代入数据解得W=187.5 J;(3)动滑轮重G 动=3F3-G=20N,在0~1s 内.拉力F1=30N.把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力的作用处于静止状态.支持力 F 支=G+G 动-3F1=30N,重物对地面的压2力F 压=F 支=30 N,P=F 压/S=30 N/(5×10-2m )=600 Pa.拓展延伸1.随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600 N 的装修材料运送到6m 高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30 N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦).(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?(2)小明爸爸观察该装置后,想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图乙)是否会更省力一些,请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确.(3)求两种方案的机械效率之比?(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由.12.一辆汽车不小心开进了泥潭中,司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示.若车重为8×104 N,汽车受到的阻力为车重的0.03 倍,滑轮组的机械效率为80%,问:(1)司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?(2)若拉动汽车时,汽车前进的速度为0.1m/s,则司机做功的功率是多少?3.如图所示,用滑轮组拉着重600N 的物体 A 沿水平方向匀速移动,在40 s 内移动了8m,拉力 F 做的功为 1 280 J.(1)求拉力 F 的大小和功率;(2)若滑轮组的机械效率为95%,求动滑轮的重力(不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦).精要评点本主题以滑轮组为纽带,重在考查学生利用相关知识进行计算的能力,滑轮组的呈现方式富有变化.既有竖直方向的,又有水平方向的,还有竖直方向与水平方向结合的;既有一定一动的.也有一定二动的,还有二定一动的;既有明确给出已知条件的,又有将已知条件隐含在函数图像上的,通过上述的处理,能有效地考查学生灵活应用物理知2子自由端的拉力F=(G 物+G动)识解决实算公式有:滑轮组绳题的知识际问题的综合能力,涉及本套试点及其相关计/n⋯⋯①,绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系S=nh⋯⋯②,机械效率的计算公式η=W 有用/W总⋯⋯③,η=G/nF⋯⋯④,η=G/(G+G动)⋯⋯⑤,重力G=mg⋯⋯⑥,功率P=W/t⋯⋯⑦,P=Fv⋯⋯⑧.失分点跟踪1.在综合分析评估两个方案时,失分在不能从效率、省力、安全这三个方面进行综合考虑.事实上,小明的方案省力,但小明的方案比较安全,综合上述三个因素分析,还是小明的方案好.机械效率高,爸爸的方案比较2.在计算司机做功的功率时,失分在错将汽车前进的速度当作司机拉动绳子的速度,导致错解得功率P=Fv=75 W.在求拉力 F 的大小时,失分也在错将物体移动8m视为拉力 F 移动的距离为8 m,导致计算的错误.所以在有关滑之间的换算关系是s子自由端移动距离或速度是不同的,它们距离或速度与绳的计轮组算中,一定要注意,物体的移动=nh,v绳=nv 物.参考答案1.(1)没有(2)如答图正确.(3)22/21.(4)小明的方案更好一些.2.(1)750N .(2)300W .3.(1)32 W ;(2)8N .3。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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.F 1、F 2始终沿竖直方向;图甲中 BO =2AO ,图乙中动滑轮重为 50N ,重物上升速度 为 0.02m/s .不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A .甲方式 F 1由 150N 逐渐变大B .乙方式 F 2的功率为 3WC .甲乙两种方式都省一半的力D .乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D 【解析】 【详解】A .由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F 1 的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:1221L OB L OA == 所以,动力F 1 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2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N 200N 22F G ==⨯=由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是: v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s ,故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是:400N100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮故D 正确.2.用如图所示的滑轮组,将重为16 N 的物体以0.2 m/s 的速度匀速提升,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】10 4 4 【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:22W Gh Gh GW FS F h Fη====有用总则拉力16N 10N 2280%G F η===⨯ (2)拉力端移动的速度v =2v 物=2×0.2m/s=0.4m/s ,拉力做功功率:P=Fv =10N×0.4m/s=4W ;(3)不计绳重及摩擦,拉力()12F G G =+动 动滑轮重力:G 动=2F ﹣G =2×10N ﹣16N=4N .3.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”)。
初二物理滑轮组试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 滑轮组由哪些部分组成?A. 定滑轮和动滑轮B. 定滑轮和绳子C. 动滑轮和绳子D. 动滑轮和支点2. 使用滑轮组可以省力,其省力的原因是:A. 改变力的方向B. 改变力的大小C. 改变力的作用点D. 改变力的作用线3. 滑轮组的机械效率与以下哪个因素无关?A. 动滑轮的重量B. 摩擦力的大小C. 物体的重量D. 绳子的粗细4. 滑轮组的省力比与以下哪个因素有关?A. 绳子的根数B. 物体的重量C. 动滑轮的重量D. 摩擦力的大小5. 以下哪个操作可以提高滑轮组的机械效率?A. 增加动滑轮的重量B. 减少摩擦力C. 增加物体的重量D. 减少绳子的根数二、填空题(每题2分,共10分)6. 滑轮组由________和________组成。
7. 滑轮组的省力比最大可以达到________。
8. 滑轮组的机械效率等于有用功与________之比。
9. 动滑轮实质是一个________杠杆。
10. 滑轮组的省力效果与________有关。
三、简答题(每题5分,共10分)11. 简述滑轮组的工作原理。
12. 为什么使用滑轮组可以省力?四、计算题(每题10分,共20分)13. 已知一个滑轮组由2个定滑轮和2个动滑轮组成,绳子的根数为4。
若不计摩擦和滑轮的重量,求使用该滑轮组提升100N的物体时,所需的力是多少?14. 若在上一题的基础上,考虑动滑轮的重量为20N,摩擦力为5N,求滑轮组的机械效率。
五、实验题(每题15分,共15分)15. 设计一个实验来验证滑轮组的省力效果,并简述实验步骤及预期结果。
六、结束语通过本试题的练习,同学们应该对滑轮组的组成、工作原理、省力效果以及机械效率有了更深入的理解。
希望同学们能够将理论知识与实践相结合,不断提高自己的物理学习水平。
答案:一、选择题1-5:A B D A B二、填空题6. 定滑轮动滑轮7. 绳子的根数8. 总功9. 动力臂为阻力臂两倍10. 绳子的根数三、简答题11. 滑轮组由定滑轮和动滑轮组成,通过改变力的作用线,使力的作用方向与物体运动方向一致,从而达到省力的目的。
滑轮组的计算
为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处,小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示.
若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向,求:
(1)在2~3 s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.
(2)在1~2 s内,拉力F做的功W.
(3)在0~1 s内,重物对地面的压强p.
【解析】
(1)在2~3 s内,重物做匀速运动,v3=2.50 m/s,拉力F3=40 N,因为连接动滑轮的绳子有三根,所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍.P=F3v3=100 W;η=(W有用/W总)×100%=[Gh3/(3F3h3)]×100%=83.33%;
(2)在1~2 s内,拉力F2=50 N,重物上升高度h2=1.25 m.W=3F2h2,代入数据解得W=187.5 J;
(3)动滑轮重G动=3F3-G=20N,在0~1s 内.拉力F1=30N.把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力的作用处于静止状态.支持力F支=G+G动-3F1=30N,重物对地面的压力F压=F支=30 N,P=F压/S=30 N/(5×10-2m2)=600 Pa.
拓展延伸
1.随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600 N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30 N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦).
(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的
最大承受力?
(2)小明爸爸观察该装置后,想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图乙)是否会更省力一些,请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确.
(3)求两种方案的机械效率之比?
(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由.
2.一辆汽车不小心开进了泥潭中,司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示.若车重为8×104 N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍,滑轮组的机械效率为80%,问:
(1)司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中
拉出?
(2)若拉动汽车时,汽车前进的速度为0.1m/s,则司机做功的功率是多少?
3.如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方
向匀速移动,在40 s内移动了8m,拉力F做的功为1 280 J.
(1)求拉力F的大小和功率;
(2)若滑轮组的机械效率为95%,求动滑轮的重力(不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦).
精要评点
本主题以滑轮组为纽带,重在考查学生利用相关知识进行计算的能力,滑轮组的呈现方式富有变化.既有竖直方向的,又有水平方向的,还有竖直方向与水平方向结合的;既有一定一动的.也有一定二动的,还有二定一动的;既有明确给出已知条件的,又有将已知条件隐含在函数图像上的,通过上述的处理,能有效地考查学生灵活应用物理知
识解决实际问题的综合能力,涉及本套试题的知识点及其相关计算公式有:滑轮组绳子自由端的拉力F=(G物+G动)/n……①,绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系S=nh……②,机械效率的计算公式η=W有用/W总……③,η=G/nF……④,η=G/(G+G动)……⑤,重力G=mg……⑥,功率P=W/t……⑦,P=Fv……⑧.
失分点跟踪
1.在综合分析评估两个方案时,失分在不能从效率、省力、安全这三个方面进行综合考虑.事实上,小明的方案机械效率高,爸爸的方案比较省力,但小明的方案比较安全,综合上述三个因素分析,还是小明的方案好.2.在计算司机做功的功率时,失分在错将汽车前进的速度当作司机拉动绳子的速度,导致错解得功率P=Fv=75 W.在求拉力F的大小时,失分也在错将物体移动8m视为拉力F移动的距离为8 m,导致计算的错误.所以在有关滑轮组的计算中,一定要注意,物体的移动距离或速度与绳子自由端移动距离或速度是不同的,它们之间的换算关系是s =nh,v绳=nv物.
参考答案
1.(1)没有(2)如答图正确.(3)22/21.(4)小明的方案更好一些.
2.(1)750N.(2)300W.3.(1)32 W;(2)8N.
【素材清单】
《老人与海》描述了一个发生在茫茫大海上的看似平凡而又不平凡的故事。
一个精神沮丧的老渔人——桑地亚哥,在职业自豪感的支持下,他冒险远航至墨西哥湾,连续64天在海上打鱼而一无所获,第65天仍然继续去捕鱼,终于捕到了一条大马林鱼,但在返航的途中,又遇到了大群鲨鱼的围攻,老人桑地亚哥奋不顾身,与鲨鱼进行了一夜的搏斗,结果当老人返回岸上时,大马林鱼只剩下一副巨大的鱼骨架子。
小说节选正是通过桑地亚哥智斗鲨鱼、勇斗鲨鱼、百折百挠斗鲨鱼的过程,塑造了一个铁骨铮铮的硬汉形象,歌颂了桑地亚哥英勇顽强的精神,表达了人要顽强斗争夺取胜利,并勇敢地面对失败的态度。
告诉人们:人虽然可以暂时战败,但人的精神是永远也打不垮的。
【写作素材】
1、桑地亚哥,一个弱小孤独的老人,面对浩瀚无限的大海和凶猛无比的巨大的鲨鱼,硬是拖着疲惫的身体与之进行不懈的抗争,他胜了,胜得坦荡!他像一面旗帜,立在海岸上,面对着浩瀚的大海与汹涌的波涛,无语,只是挺着胸膛,以撼人的气魄迎着猎猎作响的海风!
“你尽可把他消灭掉,可就是打不败他。
”强而有力的音符从桑地亚哥的嘴里,不是从他的心里涌出。
老人弱小的,但是他的坚强的性格是伟大的。
老人在生活中遭遇挫折苦难时的乐观向上和永不服输的人生态度永远震撼着我们的心灵!
2、《老人与海》是海明威于1951年在古巴写的一篇小说,于1952年出版。
《老人与海》是海明威最著名的作品之一。
它描写了一位老年古巴渔民,在离岸很远海流中孤身与星鲨搏斗的故事。
《老人与海》奠定了海明威在世界文学中的突出地位,对于他们1954年获得诺贝尔文学奖也起到了重要作用。
风吹向空寂的海面,一个孤独的老人拖着疲惫不堪的身子漂泊在茫茫的海面上活像个大战后的勇士。
为了制服那条庞大的马林鱼,他已经费了自己近乎所有的力气。
而今,他带着自己捕获的大鱼航行回家,他希望运气的眷顾,可那些不断袭来的鲨鱼却让这个老人在疲累中一次又一次地奋力作战。
他什么也顾不得了,他只是想保住他的鱼,哪怕剩下的再少。
3、海明威参加过两次世界大战,曾身中两百多块碎弹片,狂热于拳击、斗牛,在非洲的丛林里追猎雄狮,一生中曾三次读到自己的讣告却又都奇迹般地活了下来,终凭《老人与。