中考物理专题复习滑轮组的省力问题的综合题附详细答案
- 格式：doc
- 大小：914.50 KB
- 文档页数：17
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12GG，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1和2（忽略绳重和摩擦），则下列选项中正确的是（ ）.
A．12FF 12 12PP B．12FF 12= 12PP
C．12FF 12 12PP D．12FF 12 12PP
【答案】B
【解析】
【详解】
CD．不计绳重及摩擦，因为拉力:
1FGnG动（）
12n，23n，所以绳子受到的拉力分别为：
1112FGG动（）
2213FGG动（）
因为12GG，故：
12FF＞
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，WGh额轮，WGh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%WW有总可知，机械效率相同，即：
12 又因为所用时间相同，由WPt可知，拉力做功的功率：
12PP
故A项错误，B项正确。
2．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F作用下将重为30N的物体A匀速拉动，已知绳子自由端速度为0.3m/s，物体A受到的摩擦力0.1fG，水平拉力F为_____N，在2s内物体移动的距离为_____m。
【答案】1 0.2
【解析】
【详解】
[1]由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，由题意知，物体A受到的摩擦力
0.10.130N3NfG
不计绳重及摩擦，则水平拉力：
113N1N3Ffn
[2]物体的速度：
110.3m/s0.1m/s3vvn绳物
由svt得，在2s内物体移动的距离
0.1m/s2s0.2msvt物物
故2s内物体移动的距离为0.2m。
3．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：
（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N。
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m，作用在绳上的拉力为500N时，拉力的功率是_______W，运送建材的重力是_______N，此时的机械效率是_______。
【答案】50% 400 200 600 60%.
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]建材质量为40kg，其重力为
=40kg10N/kg=400NGmg
由图乙得，当建材重力为400N时，滑轮组机械效率为50%。
[2]此时机械效率
400===50%400+GGGG动动
解得G动=400N。
(2)[3]滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，与动滑轮相连的绳子有两段，则该滑轮组可以省一半的力，建材向上提升了12m，则绳子段移动的距离为24m，拉力功率
500N24m==200W60sWFsPtt
[4]滑轮组省一半的力，所以
+=2GGF动材
解得=600NG材。
[5]此时的机械效率为
600===60%600+400GGG材动材
4．如图所示，在力F作用下使重200 N的物体在水平面上做匀速直线运动，当F=30N时，物体受到的摩擦力_______ N（不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦）；当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离_______m。
【答案】60 8 【解析】
【详解】
[1]由图知道，使用动滑轮时，n=2，由于不计滑轮重力和摩擦，所以，绳子自由端的拉力是：
12Ff，
即物体受到的摩擦力是：
f=2F=2×30N=60N；
[2]由于n=2，所以，当物体移动4m时，绳子自由端移动的距离是：
s=2s物=2×4m=8m。
5．小黄同学用水平力F拉动如图所示装置，使重200N的A物体5s内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B重100N（物体B与A始终接触），此过程中A受到地面的摩擦力为24N，弹簧测力计的示数为16N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为___m/s，物体A受到B施加的摩擦力____（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F大小为____N，水平拉力F的功率为____W。
【答案】0.12 水平向右 80 9.6
【解析】
【分析】
滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F为F左的2倍，据此计算水平拉力F的大小；然后利用 PFv计算功率。
【详解】
[1]物体移动的速度
212010m0.24m/s5ssvt物物
则滑轮移动的速度
110.24m/s0.12m/s22vv轮物
[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A受到B施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。
[3]物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力加上物体A受到B施加的摩擦力，即
BA24N16N40NFff地左
滑轮为动滑轮，则水平拉力F为 240N802NFF左
[4]水平拉力F的功率
0.12m/s9.6W80NPFv轮
6．小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用，每次都匀速提物体，做实验情况如图所示，请观察、比较图中的操作、现象和数据，归纳得出初步结论。
（1）由（a）（b）两图_____________。
（2）由（c）（b）两图_____________。
【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体，省力但是不能改变用力的方向。 使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同物体，物体越轻，拉力越小。
【解析】
【详解】
(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数，所以：使用动滑轮可以省力，
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，所以不能改变用力方向；
(2)[2]比较图(b)与(c)可得：使用动滑轮匀速提升不重物时，物体重力越轻，所用的拉力越小，越省力。
7．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体在10s内被提升了2m，物体所受重力720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求：
(1)人做的有用功W有用;
(2)动滑轮的重力G动; (3)人拉起货物时的机械效率.
【答案】(1) 1440J；(2) 180N；(3) 80%。
【解析】
【详解】
(1)物体所受重力720N，被提升了2m，则人做的有用功为：
W有用=Gh=720N×2m=1440J；
(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据F=+GGn动，则动滑轮的重力为：
G动=nF-G=3×300N-720N=180N；
(3)根据
====WGhGhGWFsFnhFn有用总，
人拉起货物时的机械效率为：
=GFn=720N300N3=80%。
答：(1)人做的有用功为1440J；
(2)动滑轮的重力为180N；
(3)人拉起货物时的机械效率为80%。
8．为了开发和利用深海的资源，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。
(1)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1min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10kW，则钢丝绳的拉力是多少____？
(3)该滑轮组的机械效率是多少____？ 【答案】 7500N 50%
【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，利用公式WPt得到拉力。
(3)根据Gmg和WGh有求出有用功，再根据100%有总W=W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)[2]钢丝绳端移动的距离
420m80msnh
把“潜龙三号”提升20m拉力做的功
351010W60s610JWPt
钢丝绳的拉力
5610J7500N80mWFs
(3)[3]“潜龙三号”的重力
341.510kg10N/kg1.510NGmg
有用功
