中考物理滑轮组的省力问题(大题培优)含答案

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[3]滑轮组的机械效率
η= =80%
4.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。
【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:
【答案】静止101:110
【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:
F2= G= ×20N=10N
[3]因为使用任何机械都不能省功,当F1和F2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。
15.工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法不正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了4mB.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为375WD.该滑轮组的机械效率一定小于100%
【答案】60240
【解析】
【详解】
[1]由图可知:滑轮组上绳子的有效股数n=3,所以物体M与地面间的摩擦力
f=nF=3×20N=60N
物体受到的摩擦力为60N。
[2]物体移动的距离
物体前进了2m。
[3]弹簧测力计与定滑轮相连,定滑轮上有两股绳子,因此弹簧测力计的示数为
F弹=2F=20N×2=40N
弹簧测力计的示数为40N。
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
9.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。
(3)用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度,不计绳重和摩擦,机械效率的关系是η甲_____η乙(选填“>”,“=”,“<”).
【答案】80%; =
【解析】
【详解】
(1)由图甲可知,滑轮组承担重物和动滑轮重的绳子的股数n=2,则拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m,
工人做的有用功:
W有用=Gh=400N×2m=800J,
C.拉力F1做的功小于拉力F2做的功
D.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图知,图甲、图乙滑轮组,n=3,因为不计绳重和滑轮轴处摩擦,所以
F1= (G+G甲)= (G+mg),F2= (G+G乙)= (G+0.5mg)
故F1>F2,故A错误;
BC.重物在相同时间内匀速上升相同高度h,则拉力移动距离s相同,拉力做功
【答案】B
【解析】
【分析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据 求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据 求出物体受到的拉力;
(3)根据 求出拉力F做的功,根据 求出拉力F的功率;
(4)任何机械效率一定小于100%。
【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
(2)动滑轮与2股绳子接触,故n=2,拉力F所做的总功为
(3)由功率公式,可知拉力F做功的功率为
(4)该装置提升货物时的机械效率为
答:(1)动滑轮对货物做的有用功为720J;
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/s=6W。
5.如图所示的滑轮组(不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦),在拉力F的作用下,物体水平向左做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为6N,则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方向移动了5m,拉力F做功_____J。
[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。
3.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】
7.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。
W总=Fs绳=20N×6m=120J
拉力做功的功率
故C错误;
D.有用功
W有=fs物=fv物t=48N×0.2m/s×10s=96J
故D错。
故选B。
12.如图所示,水平拉力F1(6N)将物体(G=9N)沿直线匀速拉动s1的距离,做功W1,借助滑轮组,F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s1,F2所拉绳端的上升距离为s2,做功为W2,则( )
【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。
B.图乙中旗杆顶端装有定滑轮,利用它来升国旗,可以改变力的方向,故B错误;
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.
【答案】1260
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知,n=2,弹簧测力计的示数为6N,则拉力为6N,摩擦力
f=2×6N=12N
摩擦力为12N。
[2]拉力移动的距离
s′=2s=2 5m=10m
拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J
拉力做的功为60J。
6.如图所示的滑轮组,拉一重100N的物体M在水平地面上做匀速直线运动,如果拉力F=20N,绳子拉出了6m,则物体受到的摩擦力为_____N,物体前进了_____m,弹簧测力计的示数为_____N。(不计滑轮重、绳重和摩擦)
(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%。
8.工人利用图甲所示的滑轮组将重为400N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N.
(1)求滑轮组的机械效率;_________
(2)如果要用这个滑轮组达到更省力的效果,绳子应该怎样绕,请在图乙中画出绳子的绕法;______
工人做的总功:
W总=Fs=250N×4m=1000J,
滑轮组的机械效率: ;
(2)如果要用这个滑轮组达到更省力的效果,绳子应从动滑轮上面的挂钩开始绕起,依次绕过上面的定滑轮和下面的动滑轮,如图所示:
(3)用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度,做的有用功相同;不计绳重和摩擦,做的额外功是提升动滑轮做的功,由题意可知,动滑轮的重力相同,提升动滑轮的高度也相同,由W=Gh可知做的额外功相同;因为W总=W有用+W额,所以做的总功相同,由 可知两个滑轮组的机械效率相同,即η甲=η乙.
[1]由图知,n=3,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,拉力
F= (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
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。
故选C。
11.如图所示,重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中下列说法正确的是( )
[4]当绳子自由端上升1米时,力F2所做的功为:
W=Fs=10N 1m=10J。
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( )
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;
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 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_____ 。
【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:
A.W2一定小于W1
B.s2一定小于s1
C.F2一定大于G/3
D.F2一定大于F1/3
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
水平拉力F1将物体沿直线匀速拉动做功:

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s2,做功:

A.做功 ,故A错误;
B.有3股绳子承担 ,故B错误;
【详解】
A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离
故A正确,不符合题意;
B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的拉力
故B错误,符合题意;
C.拉力F做的功
则拉力F的功率
故C正确,不符合题意;
D.该滑轮组克服摩擦做额外功,故该滑轮组的机械效率一定小于100%,故D正确,不符合题意。
A.绳子自由端移动的距离为2m
B.物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C.拉力F的功率为4W
D.有用功为120J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图知n=3,则绳子自由端移动的距离
s绳=3s物=3v物t=3×0.2m/s×10s=6m
故A错;
B.因为
所以物体与地面间的滑动摩擦力
故B正确;wk.baidu.com
C.拉力做的功为
故选B。
16.关于图中的简单机械,说法正确的是( )
A.图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂,所以是省力杠杆;
B.图乙中旗杆顶端装有动滑轮,利用它来升国旗,可以改变力的方向;
C.利用图丙中的滑轮组提升重物,省功但费距离;
D.利用图丁中的滑轮组提升重物,省力又能改变力方向。
【答案】D
【解析】
【详解】
A.剪铁片剪刀使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A错误;
CD. ,故C错误,D正确。
故选D。
13.如图所示,甲滑轮组中滑轮的质量均为m,乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m,用甲、乙滑轮组分别使重力均为G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h,绳子自由端的拉力分别为F1、F2。不计绳重和摩擦,则下列判断正确的是( )
A.拉力F1小于F2
B.拉力F1的功率小于F2的功率
W1=F1s,W2=F2s
故W1>W2,因为做功时间相同,所以拉力F1的功率大于F2的功率,故BC错误;
D.甲滑轮组和乙滑轮组做的有用功相同,G甲>G乙,则甲滑轮组做的额外功多,故甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率,故D正确。
故选D。
14.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
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