培优滑轮组的省力问题辅导专题训练及答案
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一、初中物理滑轮组的省力问题1.用如图所示的滑轮组吊装100袋大米,每袋大米的质量是50kg ,绳子能承受的最大拉力为1200N ,不计滑轮以及绳重,不计轮、轴间摩擦,g 取10N/kg ,则至少需要吊运的次数是( )A .9次B .10次C .11次D .12次【答案】D 【解析】 【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为n =4,最大拉力1200F N =,一次能吊起的大米重力为:14412004800G F N N ==⨯=,一次能吊起的大米质量为:14800N 480kg 10N/kgG m g ===, 因为每袋大米的质量是50kg ,故一次能吊起的大米袋数为:1480kg9.650kg /n ==袋袋,由题意知一次能吊起9袋大米,即19n =,则至少需要吊运的次数是:/10011.19n ==袋次袋次,至少需要吊运12次。
故选D 。
2.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__________。
【答案】甲等于 2 83. 3% 【解析】【详解】[1]不计摩擦,拉力F=1n(G物+G轮),n甲=3,n乙=2,绳子受的拉力:F甲=13(G物+G轮),F乙=12(G物+G轮),∴F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功相同、额外功相同,总功相同,据η=WW有用总可知,滑轮组的机械效率相同,即:η甲=η乙;[3]如甲图,泥桶由3股绳子承担,则n=3,s=3h,s=6m,泥桶上升的高度为:h=13s=13⨯6m=2m;[4]不计摩擦及绳重,则滑轮组的机械效率为:η=WW有用总=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+100%≈83.3%。
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h ,最省力的是(滑轮重不计)( )A .B .C .D .【答案】D【解析】【分析】【详解】A .图中滑轮是定滑轮,拉力F=G ;B .图中滑轮是动滑轮,拉力12F G =; C .图中滑轮组的动滑轮绕2段绳,拉力12F G =; D .图中滑轮组的动滑轮绕3段绳,拉力13F G =; 所以最省力的是D 中滑轮组。
故选D 。
2.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】80 20【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 Gh =有),拉力F 做的功为总功(W Fs =总),再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率;根据W W W =+总有额求出额外功,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 G h =额轮,知道提升的高度,可以求出动滑轮重;再利用()1F G G n =+轮物求拉力大小,知道s =2h ,利用功的公式求拉力做的功(总功)大小,根据W Gh =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21m 2m s nh ==⨯=有用功为8N 1m 8J W Gh ==⨯=有拉力做的总功为5N 2m 10J W Fs ==⨯=总滑轮组的机械效率 8J 100%100%80%10JW W η=⨯=⨯=有总 [2]根据W W W =+总有额可知,额外功为10J 8J 2J W W W =-=-=额总有不计绳重和摩擦,根据W G h =额轮可知,动滑轮的重力2J 2N 1mW G h ===额动 不计绳重和摩擦,则有 ()()12N 18N 10N 2F G G ''=+=+=动物 拉力做的总功 10N 2m 20J W F s '='=⨯=总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.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 .F 1<F 2,η1>η2B .F 1<F 2,η1=η2C .F 1>F 2,η1<η2D .F 1>F 2,η1=η2【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()()1113F G G G G n =+=+物动物动 ()()1112F G G G G n =+=+物动物动 所以F 1<F 2故CD 错误;绳子末端移动距离与物体上升高度关系s=nh滑轮相同,提升重物相同,由()100%100%100%100%1W G h G h G W Fs G G G G nh nη=⨯=⨯=⨯=⨯++有物物物总物动物动 可知η1=η2故A 错误,B 正确。
故选B 。
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”)。
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800J 160W 5sW P t ===总 (4)该装置提升货物时的机械效率为 720J 100%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,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】20 1【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13F 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离的对应关系得到物体运动的距离。
【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1160N 20N 33F f ==⨯= [2]物体运动的距离为 3m 1m 33s s ===拉物 【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。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示的滑轮装置,重为5牛的物体挂在绳端,力F作同在滑轮的轴上,滑轮在力F 的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动.若不计滑轮重及摩擦,则拉力F的大小和物体向上运动的速度为A.10牛,4米/秒B.2.5牛,4米/秒C.10牛,2米/秒D.2.5牛,2米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知,该滑轮是动滑轮,当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动,重物的速度为:2×2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2倍,因此拉力为:F=2G=2×5N=10N故选A.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.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F1和F2所做的功相等,物体A、B移动的距离之比是_______,当绳子自由端上升1米时,力F2所做的功为________焦。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示,水平拉力 F 1(6N )将物体(G =9N )沿直线匀速拉动s 1的距离,做功 W 1,借助滑轮组,F 2 使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s 1,F 2所拉绳端的上升距离为s 2,做功为 W 2,则( )A .W 2 一定小于 W 1B .s 2 一定小于 s 1C .F 2 一定大于 G /3D .F 2 一定大于 F 1/3 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】水平拉力F 1将物体沿直线匀速拉动做功:111W F s =;借助滑轮组,使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离,拉绳端的上升距离为s 2,做功:222W F s =;A .做功21W W W =+动,故A 错误;B .有3股绳子承担213s s =,故B 错误; CD .()2113F G F =+轮,故C 错误,D 正确。
故选D 。
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F 1、F 2做相同的功,根据P =Wt可知,拉力F 1、F 2做功时的功率P 1等于P 2;[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F 1、F 2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.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 。
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200J 100%=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.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A、B均重为20牛。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则( )A .甲、乙的拉力之比是2∶3B .甲、乙的机械效率之比是1∶1C .甲、乙拉力的功率之比是3∶2D .甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A .不计绳重及摩擦,拉力()1F G G n=+物轮 由图知,n 甲=2,n 乙=3,所以绳端的拉力分别为()12F G G +甲物轮 ()13F G G =+乙物轮 则甲乙拉力之比()()1=32321F F G G G G =++甲乙轮轮物物∶∶∶ 故A 错误;D .将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,则提升物体的速度相同,由图知,n 甲=2,n 乙=3,所以甲、乙绳的自由端速度分别为v 甲=2v v 乙=3v所以,甲、乙绳的自由端速度之比v 甲∶v 乙=2v ∶3v=2∶3故D 错误;C .由P Fv =可得,甲、乙拉力的功率之比32:1:123F v P P F v ⨯===⨯甲甲乙乙乙甲 故C 错误;B .不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,由W 额=G 轮h 、W 有=G 物h 可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,由W W η=有总可得两滑轮组的机械效率相同,即甲、乙的机械效率之比1::=1ηη甲乙故B 正确。
故选B 。
2.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A 、B 均重为20牛。
当用力F 2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F 2大小为_______牛。
若F 1和F 2所做的功相等,物体A 、B 移动的距离之比是_______,当绳子自由端上升1米时,力F 2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:F 2=12G =12×20N=10N [3]因为使用任何机械都不能省功,当F 1和F 2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。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示,物重为G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦),拉力大小错误..的是( ) A .1F G = B . 213F G = C . 312F G = D . 412F G = 【答案】C【解析】【分析】【详解】A .由图像可知l 1=l 2,由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得F 1=G ,故正确,不符合题意;B .由图像可知滑轮组n =3,则213F G =,故正确,不符合题意; C .由图像可知动滑轮动力作用在轴上,则32F G =,故错误,符合题意;D .不计机械自重和摩擦,则斜面为理想斜面,满足FL=Gh ,即412F G =,故正确,不符合题意。
故选C 。
2.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__________。
【答案】甲等于 2 83. 3% 【解析】【详解】[1]不计摩擦,拉力F=1n(G物+G轮),n甲=3,n乙=2,绳子受的拉力:F甲=13(G物+G轮),F乙=12(G物+G轮),∴F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功相同、额外功相同,总功相同,据η=WW有用总可知,滑轮组的机械效率相同,即:η甲=η乙;[3]如甲图,泥桶由3股绳子承担,则n=3,s=3h,s=6m,泥桶上升的高度为:h=13s=13⨯6m=2m;[4]不计摩擦及绳重,则滑轮组的机械效率为:η=WW有用总=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+100%≈83.3%。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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=10NB.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】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,F乙=12(G+G动)=12×(10N+1N)=5.5N故A错误;B.利用两种滑轮都是将G=10N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,也就是乙装置的总功较大,由公式η=WW有用总知,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P=Wt知,乙装置手的拉力做功功率较大,故D错误。
故选C。
2.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_____。
【答案】306080%【解析】【分析】【详解】[1]由图知,n=3,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,拉力F=13(G+G动)则动滑轮的重力G动=3F﹣G=3×50N﹣120N=30N [2]拉力做的有用功W有用=Gh=120N×2m=240J拉力端移动的距离s=3h=3×2m=6m拉力做的总功W总=Fs=50N×6m=300J额外功W额=W总- W有用=300J-240J=60J [3]滑轮组的机械效率η=240J300JWW有用总=80%3.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(选填“A"或“B”).若物体C重为50牛,滑轮重力不计,则力F2的大小为___________牛.【答案】A 25【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。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.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=2m/s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W FsP Fvt t===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2210N20NF F'==⨯=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20Nf F='=[2]由图知有2段绳子拉着物体,则有222m/s4m/sv v==⨯=绳物则拉力F的功率为10N4m/s=40Wp Fv==⨯绳[3]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。
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 。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示,水平拉力 F 1(6N )将物体(G =9N )沿直线匀速拉动s 1的距离,做功 W 1,借助滑轮组,F 2 使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s 1,F 2所拉绳端的上升距离为s 2,做功为 W 2,则( )A .W 2 一定小于 W 1B .s 2 一定小于 s 1C .F 2 一定大于 G /3D .F 2 一定大于 F 1/3 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】水平拉力F 1将物体沿直线匀速拉动做功:111W F s =;借助滑轮组,使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离,拉绳端的上升距离为s 2,做功:222W F s =;A .做功21W W W =+动,故A 错误;B .有3股绳子承担213s s =,故B 错误; CD .()2113F G F =+轮,故C 错误,D 正确。
故选D 。
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.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。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示的滑轮装置,重为5牛的物体挂在绳端,力F作同在滑轮的轴上,滑轮在力F 的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动.若不计滑轮重及摩擦,则拉力F的大小和物体向上运动的速度为A.10牛,4米/秒B.2.5牛,4米/秒C.10牛,2米/秒D.2.5牛,2米/秒【答案】A【解析】【分析】【详解】由图可知,该滑轮是动滑轮,当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动,重物的速度为:2×2m/s=4m/s此时拉力应该是物重的2倍,因此拉力为:F=2G=2×5N=10N故选A.2.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__________。
【答案】甲等于 2 83. 3% 【解析】【详解】[1]不计摩擦,拉力F=1n(G物+G轮),n甲=3,n乙=2,绳子受的拉力:F甲=13(G物+G轮),F乙=12(G物+G轮),∴F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功相同、额外功相同,总功相同,据η=WW有用总可知,滑轮组的机械效率相同,即:η甲=η乙;[3]如甲图,泥桶由3股绳子承担,则n=3,s=3h,s=6m,泥桶上升的高度为:h=13s=13⨯6m=2m;[4]不计摩擦及绳重,则滑轮组的机械效率为:η=WW有用总=WW W+有用有用额=GhGh G h+动=GG G+动=100N100N20N⨯+100%≈83.3%。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.如图所示,甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等,用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若12G G =,所用竖直向上的拉力分别为1F 和2F ,拉力做功的功率分别为1P 和2P ,两装置的机械效率分别为1η和2η(忽略绳重和摩擦),则下列选项中正确的是( ).A .12F F > 12ηη< 12P P <B .12F F > 12=ηη 12P P =C .12F F < 12ηη= 12P P <D .12F F < 12ηη> 12P P >【答案】B 【解析】 【详解】CD .不计绳重及摩擦,因为拉力:1F G nG =+动()12n =,23n =,所以绳子受到的拉力分别为:1112F G G =+动()2213F G G =+动()因为12G G =,故:12F F >故CD 项错误;AB .因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W G h =额轮,W G h =有用物,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由100%W W 有总η=⨯可知,机械效率相同,即:12ηη=又因为所用时间相同,由WP t=可知,拉力做功的功率: 12P P =故A 项错误,B 项正确。
2.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A 、B 均重为20牛。
当用力F 2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F 2大小为_______牛。
若F 1和F 2所做的功相等,物体A 、B 移动的距离之比是_______,当绳子自由端上升1米时,力F 2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:F 2=12G =12×20N=10N [3]因为使用任何机械都不能省功,当F 1和F 2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。
一、初中物理滑轮组的省力问题1.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G 物的关系,改变G 物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G 物的关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A .同一滑轮组的机械效率η随G 物的增大而增大,最后等于100%B .此滑轮组动滑轮的重力为5NC .当 G 物=15N 时,滑轮组机械效率为η=75%D .G 物不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组的机械效率仍不改变【答案】D【解析】【分析】【详解】A .使用滑轮组时,克服物重的同时,不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功,所以总功一定大于有用功,机械效率一定小于1,即同一滑轮组的机械效率η随G 物的增大而增大,但最终不能等于100%,故A 错误;B .由图可知,G 物=12N ,此时η=80%,则80%G h Fsη==物 且有nF G G =+物动s nh =代入可得12N 80%12N G G G G ==++物物动动故滑轮组动滑轮的重力为3N G =动故B 错误;C .当 G 物=15N 时,滑轮组机械效率为15N 83%15N 3NG G G η===++物物动 故C 错误; D .G 物不变,改变图甲中的绕绳方式,如图所示因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度,所以所做的有用功相同;忽略绳重及摩擦时,额外功相同,所以总功相同,滑轮组的机械效率仍不改变,故D 正确。
故选D 。
2.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A 、B 均重为20牛。
当用力F 2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F 2大小为_______牛。
若F 1和F 2所做的功相等,物体A 、B 移动的距离之比是_______,当绳子自由端上升1米时,力F 2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:F 2=12G =12×20N=10N [3]因为使用任何机械都不能省功,当F 1和F 2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。