中考物理滑轮组的省力问题(大题培优 易错 难题)及详细答案

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且有
代入可得
故滑轮组动滑轮的重力为
故B错误;
C.当G物=15N时,滑轮组机械效率为
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。
13.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( )
【答案】201
【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 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
[2]物体运动的距离为
【答案】B504
【解析】
【分析】
【详解】
[1]使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮,由图可知B为动滑轮;
[2]由图可知承重绳为4股,衣服和晾衣架的总重力为 ,所以绳子的拉力
[3]承重绳为4股,所以绕进旋轮上的绳子长度是S=4h=4×1m=4m
【点睛】
7.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】D
【解析】
【分析】
【详解】
由两根绳子承担物重,动滑轮和建材总重为1000N,由于有摩擦和绳子自身的重量,所以工人的拉力应大于500N,故A错;工人拉绳的速度应是物体上升速度的2倍为1.6m/s,故B错;若部考虑绳重和摩擦,工人做功的功率为P=Fv绳=500N×1.6m/s=800W,由于有摩擦和绳子自身的重量,所以工人做功的功率应大于800W,故C错;对物体做的有用功为W有=Gh=900N×10m=9000J,而拉力做的总功应大于1000J,所以工人做功的机械效率小于90%,故D正确;应选D.
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图像可知l1=l2,由杠杆平衡条件 可得F1=G,故正确,不符合题意;
B.由图像可知滑轮组n=3,则 ,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 ,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 ,故正确,不符合题意。
(2)画出滑轮组的绕线方式。
(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大?
【答案】(1)13750Pa;(2) ;(3)40W
【解析】
【分析】
【详解】
(1)站在地面上时,对地面的压力大小等于自身重力,则对地面的压强为
(2)因为重物运动方向向上,人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向,拉力方向向下,2股绳子与动滑轮接触以省力,故滑轮组的绕线方式如图所示:
【解析】
【详解】
CD.不计绳重及摩擦,因为拉力:
, ,所以绳子受到的拉力分别为:
因为 ,故:
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, , ,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由 可知,机械效率相同,即:
又因为所用时间相同,由 可知,拉力做功的功率:
故A项错误,B项正确。
【分析】
【详解】
由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,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,则手的拉力:F甲>F乙;两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式 可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;
所以选D.
12.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5N
C.当G物=15N时,滑轮组机械效率为η=75%
A.拉力F为50N
B.绳子自由端移动的距离为6m
C.此时滑轮组的机械效率为
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:

选项不符合题意;
B.绳端移动的距离:

选项不符合题意;
C.所做的有用功:

拉力做的总功:

滑轮组的机械效率:

选项符合题意;
A.建筑材料P上升的速度为3m/sB.物体M对地面的压力为5000N
C.工人对地面的压力为400ND.建筑材料P的重力为600N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度
v= v绳= ×1m/s=0.5m/s
故A错误;
B.定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件可得
15.如图所示的甲、乙两滑轮组,所用滑轮的规格相同,用它们将相同的重物G匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,以下说法正确的是
A.甲滑轮组所用拉力较大
B.甲滑轮组拉力做的功较多
C.两滑轮组拉力做功的功率一定相等
D.两个滑轮组的机械效率一定相等
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G物+G轮)/n,且n甲=3,n乙=2,
FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即
FA=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2,所以
FB=FA× =1000N× =500N
因为物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力,即
D.由C可知,拉力做的功:W总=220J,拉力的功率:

选项不符合题意。
故选C。
14.如图,工人要将一块重900N的建材运到10m高处,装置中每个滑轮重100N,建材上升的速度是0.8m/s。在施工过程中,下列说法正确的是( )
A.工人的拉力为500N B.工人拉绳的速度为2.4m/s
C.工人做功的功率为400WD.工人做功的机械效率小于90%
D.因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,因为η=W有用/W总,∴滑轮组的机械效率相同,故D正确;
故答案为D。
16.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知长度OA∶OB=1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
所以,绳子受的拉力:
F甲=(G物+G轮)/3,
F乙=(G物+G轮)/2,
即F甲﹤F乙,故A错误;
B.不计绳重及摩擦,拉力做的功:
W甲=F甲s甲=(G物+G轮)/3×3h=(G物+G轮)h
W乙=F乙s乙=(G物+G轮)/2×2h=(G物+G轮)h∴,
W甲=W乙,
故B错误;
C.甲、乙两滑轮组提升重物的时间不知道,故无法比较功率,故C错误;
由于力的作用是相互的,则小夏对地面的压力
受力面积
小夏对地面的压强
3.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】1044
【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:
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
【答案】A25
【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。
[2]滑轮B是动滑轮,省一半力,所以F2的大小为25N。
8.一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上,要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。(g=10N/kg)求:
(1)他站在地面上时对地面的压强多大?
FB′=FB=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M受到的支持力为
FM支持=GM−FB′=5000N−500N=4500N
【答案】10.2
【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
不计绳重及摩擦,则水平拉力:
[2]物体的速度:
由 得,在2s内物体移动的距离
故2s内物体移动的距离为0.2m。
10.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( )
2.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 N,双脚与地面的总接触面积为400 cm2,动滑轮所受的重力为120 N,若不计绳重和摩擦,小夏对地面的压强为_____Pa。
【答案】7500
【解析】
【分析】
【详解】
小夏对绳子的拉力为
小夏受到绳子的拉力F拉、重力G、地面的支持力F支,因为小夏静止,小夏受到的重力等于拉力加上支持力,则地面的支持力
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 ,所用竖直向上的拉力分别为 和 ,拉力做功的功率分别为 和 ,两装置的机械效率分别为 和 (忽略绳重和摩擦),则下列选项中正确的是().
A. B.
C. D.
【答案】B
【答案】206
【解析】
【详解】
[1]由图可知,与动滑轮相连的绳子段数为3,不计绳重、动滑轮重及摩擦,则绳端的拉力:
F= f= ×60N=20N;
[2]绳子自由端移动的速度为:
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s;
则拉力F的功率为:
P=Fv绳=20N×0.3m/swk.baidu.com6W。
6.如图所示为家用手摇晾衣架,它是我们生活中经常使用的简单机械,其中A、B两滑轮中属于动滑轮的是_____;若衣服和晾衣架的总重力为 ,晾衣架上升的高度为 ,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力 _____ ,绕进旋轮上的绳子长度是_____ 。

(3)有用功为克服重物重力势能做的功,为
拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积,为
滑轮组的机械效率为
可知

答:(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa;
(2)滑轮组的绕线方式见解析;
(3)拉力的功率是40W。
9.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 的物体 匀速拉动,已知绳子自由端速度为 ,物体 受到的摩擦力 ,水平拉力 为_____ ,在 内物体移动的距离为_____ 。
则拉力
(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
动滑轮重力:
G动=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N.
4.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。
故选C。
11.用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计.则
A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙
C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙
【答案】D
【解析】
【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。
5.如图所示,在水平拉力F的作用下,重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动,此时物体与桌面的摩擦力大小为60N(不计绳重、动滑轮重及摩擦),则拉力F=_________N及其功率P=_______W。
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