培優(yōu)滑輪組的省力問題輔導(dǎo)專題訓(xùn)練附答案

1、一、初中物理滑輪組的省力問題1.如圖所示，水平拉力Fi（6N）將物體（G=9N）沿直線勻速拉動si的距離，做功Wi, 借助滑輪組，F(xiàn)2使物體在同一水平面上勻速直線運動同樣的距離si，F(xiàn)2所拉繩端的上升距離為S2，做功為如2,則（）12L廠一】1 1A&_7- !S11+EiA.W2一定小于W1B.S2定小于S1C. F2定大于G/3D.F2定大于F1/3【答案】D【解析】【分析】【詳解】水平拉力Fi將物體沿直線勻速拉動做功：W1F1S1 ；借助滑輪組，使物體在同一水平地面上勻速直線運動同樣的距離，拉繩端的上升距離為S2,做功:W2F2S2；A.做功W2W,W動，故A錯誤；B.有3股繩子

2、承擔(dān)S23s，故B錯誤；1CD.F2G輪F .Fr r r雷尸尸尸丁序【答案】20 6【解析】【詳解】1由圖可知，與動滑輪相連的繩子段數(shù)為3,不計繩重、動滑輪重及摩擦，則繩端的拉力：11F= f=X60N=20N；332繩子自由端移動的速度為：v繩=3v物=3X0.1m/s=0.3m/s;則拉力F的功率為：P=Fv繩=20NX0.3m/s=6W。3.如圖所示為家用手搖晾衣架，它是我們生活中經(jīng)常使用的簡單機(jī)械，其中A、B兩滑輪中屬于動滑輪的是;若衣服和晾衣架的總重力為200N，晾衣架上升的高度為1m, 不計動滑輪重、繩重及摩擦，靜止時繩的拉力FN，繞進(jìn)旋輪上的繩子長度是【解析】【分析】【詳解】1

3、使用時，軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪，由圖可知B為動滑輪；2由圖可知承重繩為4股，衣服和晾衣架的總重力為200N，所以繩子的拉力3承重繩為4股，所以繞進(jìn)旋輪上的繩子長度是S=4h=4X1m=4m【點睛】4.如圖所示的滑輪組 （不計滑輪重、G 200Nn 450Nm?！敬鸢浮緽 504繩與滑輪的摩擦），在拉力F的作用下，物體水平向左做勻速直線運動，彈簧測力計的示數(shù)為6N,則物體受到地面的摩擦力大小為_N。一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了5m，拉力F做功_J?！窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻?由圖可知，n =2,彈簧測力計的示數(shù)為6N，則拉力為6N，摩擦力f=2X6N=12N摩擦力為12N。2拉力移動的

4、距離s=2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6NX10m=60J拉力做的功為60J。5.名質(zhì)量為55kg、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學(xué)生站在水平地面上，要用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升1m。(g=10N/kg)求：(1)他站在地面上時對地面的壓強(qiáng)多大？畫出滑輪組的繞線方式。(3)若勻速提升過程中滑輪組的機(jī)械效率是75%，拉力的功率多大?【解析】；(3)40W【答案】(1)13750Pa；【分析】【詳解】(1)站在地面上時，對地面的壓力大小等于自身重力，則對地面的壓強(qiáng)為2(2)因為重物運動方向向上，人在地面上通過上方定滑輪改變力的方向，拉力方向向下, 股繩子與動滑輪接觸

5、以省力，故滑輪組的繞線方式如圖所示：有用功為克服重物重力勢能做的功，為有G物h拉力做的總功為拉力的功率與所用時間的乘積，為W總PtW總、100%可知Pt答：(1)他站在地面上時對地面的壓強(qiáng)是13750Pa；(2)滑輪組的繞線方式見解析;拉力的功率是40W。6.如圖所示，某人通過滑輪組將深井中的物體拉至井口物體所受重力720N，人對繩子水平向右的拉力300N.(不計繩重及摩擦)求:600N 1m20s 0.7540WG人Smg 55kg 10N/kgS 0.04m213750Pa滑輪組的機(jī)械效率為.己知物體在10s內(nèi)被提升了2m,(1)人做的有用功SZ有用；動滑輪的重力G動；(3)人拉起貨物時的

6、機(jī)械效率【答案】(1) 1440J;(2) 180N;(3) 80%。【解析】【詳解】(1)物體所受重力720N，被提升了2m，則人做的有用功為：有用=Gh=720NX2m=1440；G+G-由圖可知，滑輪組的有效繩子段數(shù)為n=3,根據(jù)F=-，則動滑輪的重力為:nG-=nF-G=3X300N-720N=180N根據(jù)W有用Gh Gh G=W、_ Fs _ Fnh _ Fn，人拉起貨物時的機(jī)械效率為：G 720N= =80%。Fn 300N 3答：人做的有用功為1440J；動滑輪的重力為180N;(3)人拉起貨物時的機(jī)械效率為80%。7.為了開發(fā)和利用深海的資源，我國某科研考察隊在遠(yuǎn)海進(jìn)行科學(xué)實驗

7、時，使用母船上的 起降設(shè)備，將我國最新自主研制的“潛龍三號”無人潛水器，從母船甲板上吊起并降到海 面上，如圖甲所示，該起降設(shè)備利用了液壓裝置、杠桿、滑輪組等，“潛龍三號”潛水器 是我國最新研制的具有高智能的自動巡航潛水器，長3.5米、高1.5米、重1.5噸，可抵達(dá)3850米深海連續(xù)航行42小時48分鐘、航程15682公里。起降設(shè)備中滑輪組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示，請你用筆畫線代表鋼絲繩，畫出最省力的 繞線方法。(2)該起降設(shè)備若在1min內(nèi)將“潛龍三號”勻速提升了20m，該過程中鋼絲繩的拉力由電動機(jī)提供，電動機(jī)的輸出功率是10kW，則鋼絲繩的拉力是多少 _ ？(3)該滑輪組的機(jī)械效率是多少 _

8、？【解析】【分析】(1)在使用滑輪組提升重物時，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動力的施力方向。(2)已知作用在動滑輪上的繩子段數(shù)和“潛龍三號”上升的高度，可以得到鋼絲繩拉下的長 度；已知電動機(jī)的輸出功率，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和做功時間，禾U用公W得到拉力。率。【詳解】(1)1對由兩個動滑輪和兩個定滑輪組成的滑輪組，可繞線方法有4股和5股兩種，兩種方法都達(dá)到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股繞線的方法拉力方向向上；有4股繞線的方法拉力方向向下，根據(jù)題意可知拉力方向向下，因此從定滑輪上固定，如圖所示：7500N50%根據(jù)G mg和W有Gh求出有用功，再根據(jù)WW總、100%求出該

9、滑輪組的機(jī)械效【答案】C.F1F212R P2D.F1F212P1巳2鋼絲繩端移動的距離s nh 4 20m80m把“潛龍三號”提升20m拉力做的功W Pt 10 103W 60s 6 105J鋼絲繩的拉力(3)3“潛龍三號”的重力G mg 1.5 103kg 10N/kg 1.5 104N有用功45W有Gh 1.5 10 N 20m 3 10 J滑輪組的機(jī)械效率&如圖所示，甲、乙兩套裝置所用滑輪質(zhì)量均相等，用它們分別將所掛重物在相等時間內(nèi)豎直向上勻速提升相同咼度若G G2，所用豎直向上的拉力分別為R和F2，拉力做功的6 105J80m7500N有100%W53 10 J5-6 10

10、J100%50%C.F1F212R P2D.F1F212P1巳功率分別為R和P2，兩裝置的機(jī)械效率分別為1和2（忽略繩重和摩擦），則下列選項B.F1F2F2中正確的是（）A.F1F212RP2【答案】10 44【解析】【分析】【詳解】（1）由圖知，n=2，則拉力端移動的距離s=2h，滑輪組的機(jī)械效率:【答案】B【解析】【詳解】CD.不計繩重及摩擦，因為拉力：F-（G G動）nE 2,n23，所以繩子受到的拉力分別為：F1一（G1G動）21F2-（G2G動）3動因為G!G2，故：FiF2故CD項錯誤；AB.因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同

11、；由同，即：G輪h,W有用G物h，所以利W有100%可知，機(jī)械效率相W總又因為所用時間相同，由P W可知，拉力做功的功率:R B故A項錯誤，B項正確。9.用如圖所示的滑輪組，將重為16 N的物體以0.2 m/s的速度勻速提升，滑輪組的機(jī)械效率為80%，若不計繩重及摩擦，拉力F為_N,拉力的功率為_W,動滑輪的重力為_N.80%W有用Gh Gh GWT FS F2h 2F則拉力(2)拉力端移動的速度拉力做功功率：(3)不計繩重及摩擦，拉力動滑輪重力：G 16NF10N22 80%v=2v物=2XQ 2m/s=0.4m/s,P=Fv=1ONX0)4m/s=4W；1F - G G動2刀G動=2F-G

12、=2X10N- 16N=4N.10.用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機(jī)械效率n與物重G物的關(guān)系，改變G物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出n與G物的關(guān)系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是()A.同一滑輪組的機(jī)械效率n隨G物的增大而增大，最后等于100%B.此滑輪組動滑輪的重力為5NC.當(dāng)G物=15N時，滑輪組機(jī)械效率為 滬75%D. G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組的機(jī)械效率仍不改變【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.使用滑輪組時，克服物重的同時，不可避免地要克服動滑輪重、摩擦和繩子重做額外功，所以總功一定大于有用功，機(jī)械效率一定小于1,即同一滑輪組的機(jī)械效率n隨G

13、物的增大而增大，但最終不能等于100%，故A錯誤；B.由圖可知，G物=12N，此時n=80%，貝V80%G物hFs故C錯誤；D. G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，如圖所示因為此圖與題干中甲圖將同一物體勻速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略繩重及摩擦?xí)r，額外功相同，所以總功相同，滑輪組的機(jī)械效率仍不改變，故D正確。故選Do11.如圖甲所示，重為160N的物體在大小為20N，水平向左的拉力Fi作用下，沿水平地 面以3m/s的速度做勻速直線運動。如圖乙所示，保持拉力Fi不變，用水平向右的拉力F2,拉物體勻速向右運動了1m,若不計滑輪、繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦，則（）甲乙A.物體向左運動時，拉

14、力F1的功率Pi=60WB.物體與地面之間的摩擦力f=20NC.物體向右運動時，拉力F2=40ND.物體向右運動時，拉力F2所做的功W2=80J且有nF G物G動s nh代入可得12N12N G動80%故滑輪組動滑輪的重力為G動3N故B錯誤；C.當(dāng)G物=15N時，滑輪組機(jī)械效率為15N15N 3N83%【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A.由圖甲可知，繩子承擔(dān)物體受到的拉力的段數(shù)n為2,物體以3m/s的速度做勻速直線運動，在拉力作用下繩子末端的速度為v 2v物2 3m/s 6m/sR F1v 20N 6m/s 120W故A錯誤；B.圖甲中物體做勻速直線運動，物體受到的拉力與摩擦力是一對平衡力

15、，而繩子承擔(dān)力的 段數(shù)n為2，所以物體與地面之間的摩擦力f 2F12 20N40N故B錯誤；C.物體向右運動時，由于物體和地面沒有改變，則所受摩擦不變，方向向左，同時物體向左還受到兩股繩子施加的拉力，每股繩子的拉力為20N,物體右側(cè)的滑輪為動滑輪，對物體的拉力為2F2,則有2F22F1f 80N解得F2=40N，故C正確；D.在不計滑輪、 繩的質(zhì)量和輪與軸間的摩擦?xí)r，物體向右運動時，拉力F2所做的功W,F2s240N2 1m 80J故D正確。故選CD。12.質(zhì)量是6kg的物體A放在水平桌面上，利用圖所示的裝置使物體以0.2m/s的速度做勻速直線運動，彈簧測力計始終保持水平，其示數(shù)為2N,不計滑

16、輪和繩子的重和滑輪組內(nèi)部的摩擦，則(g取10N/kg)()A.作用在繩端的拉力F為6N則物體向左運動時，由FstFv可得拉力Fi的功率B.在1s內(nèi)拉力F做功1.2JC.在1s內(nèi)拉力F的功率是0.4WD.水平桌面對物體A的摩擦力是2N【答案】B【解析】【分析】【詳解】A.繩子上的力是相等的，因為彈簧測力計的示數(shù)是2N，所以，作用在繩端的拉力F為2N.故A錯誤；B.根據(jù)圖示可知，滑輪組動滑輪上有三股繩子。物體A在1s內(nèi)通過的距離為s=vt=0.2m/sx1s=0.2m繩子自由端移動的距離為s=3s =3x0.2m=0.6m在1s內(nèi)拉力F做功為W=Fs=2NX0.6m=1.2J故B正確；C.在1s內(nèi)

17、拉力F的功率為故C錯誤;D.由圖可知，承擔(dān)摩擦力的繩子股數(shù)是3,物體做勻速直線運動，則F f3所以f=6N故D錯誤。故選Bo13.如圖所示，甲滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為m,乙滑輪組中滑輪的質(zhì)量均為0.5m，用甲、乙滑輪組分別使重力均為G的重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h,繩子自由端的拉力分別為F1、F2。不計繩重和摩擦，則下列判斷正確的是（）甲乙A.拉力F1小于F2B.拉力F1的功率小于F2的功率C.拉力F1做的功小于拉力F2做的功D.甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率1.2J1s1.2W【答案】D【解析】【分析】【詳解】A由圖知，圖甲、圖乙滑輪組，n=3,因為不計繩重和滑輪軸處摩擦，所以

18、1111Fi= (G+G甲)= (G+mg),F2= (G+G乙)=(G+0.5mg)3333故F1 F2，故A錯誤；BC.重物在相同時間內(nèi)勻速上升相同高度h,則拉力移動距離s相同，拉力做功W1= F1S,W2=F2S故W1 W2,因為做功時間相同，所以拉力F1的功率大于F2的功率，故BC錯誤；D.甲滑輪組和乙滑輪組做的有用功相同，G甲G乙，則甲滑輪組做的額外功多，故甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率，故D正確。故選D。14.用一動滑輪將重物勻速提升2 m,人對繩子的自由端所用力是40 N,不計滑輪重和摩擦，則物重和提升重物所做的功分別是A.80N,80JB.80N,160JC. 40N

19、,160JD.40N,80J【答案】B【解析】【分析】【詳解】動滑輪省-半力，多費倍的距離,所以物體的重為：G 2F2 40N80N;由h 2m得s 2h 2 2m 4m,提升重物所做的功：W Fs 40N 4m 160J. 故選B.15.如圖所示的甲、乙兩滑輪組，所用滑輪的規(guī)格相同，用它們將相同的重物 相同的高度，不計繩重與摩擦，以下說法正確的是A.甲滑輪組所用拉力較大B.甲滑輪組拉力做的功較多C.兩滑輪組拉力做功的功率一定相等D.兩個滑輪組的機(jī)械效率一定相等【答案】D【解析】G勻速提升【分析】【詳解】A.不計繩重及摩擦，因為拉力F=（G物+G輪）/n，且n甲=3,n乙=2, 所以，繩子受的

20、拉力：F甲=（G物+G輪）/3，F(xiàn)乙=（G物+G輪）/2,即F甲F乙，故A錯誤；B.不計繩重及摩擦，拉力做的功：W甲=F甲s甲=（G物+G輪）/3X3=（G物+G輪）hW乙=F乙s乙=（G物+G輪）/2X2i=（G物+G輪）h,W?=W乙,故B錯誤；C.甲、乙兩滑輪組提升重物的時間不知道，故無法比較功率，故C錯誤；D.因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，Ww=G輪h,W有用=G物h，所以，禾U用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，因為r=W有用/W總，滑輪組的機(jī)械效率相同，故D正確；故答案為Do16.小明用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，分別在相同時間內(nèi)將同一重物勻速提升相同高度，每

21、個滑輪的重均相等，不計繩重及摩擦，針對這一現(xiàn)象，小明得出了4個結(jié)論：Fi做的功等于F2做的功；甲滑輪組的機(jī)械效率等于乙滑輪組的機(jī)械效率；使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力； Fi做功的功率等于F2做功的功率；其中正確的為（ ）甲乙A.、B.、C.、D.、【答案】D【解析】【分析】【詳解】在不計繩重及摩擦?xí)r，拉力做的功等于提升物體和動滑輪做的功，因為物重相同，提升 的高度相同，所以兩次拉力做的功都等于W總Fs= G G動h故Fi做的功等于F2做的功，正確；在不計繩重及摩擦?xí)r，甲滑輪組和乙滑輪組的機(jī)械效率都為W有用GhGW總總、GG動h G G動即機(jī)械效率相等，故正確；甲滑輪組由兩段繩子承重，拉力為F

22、112GG動乙滑輪組由三段繩子承重，拉力為F21GG動3所以使用乙滑輪組比甲滑輪組更加省力，正確;正確;故選D。17.在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖所示，若不A.300N 0.1m/sC. 60N 0.2m/s【答案】D【解析】【分析】【詳解】由于物體在水平面上做勻速直線運動，所以物體所受拉力等于物體受到的摩擦力；滑輪組 是由兩根繩子承擔(dān)動滑輪，所以繩子末端拉力F1f160N=30N2 2有兩段繩子與動滑輪接觸，繩子自由端移動的距離是物體移動距離的 移動速度是物體移動速度的2倍，即v=0.1m/s 2=0.2m/s兩次拉力做的功，用時也相等，根據(jù)W知，F(xiàn)1做功的功率等于F2做功的功率，考慮繩的重力和繩的摩擦，使物體以 為（ ）0.1m/s勻速移動時，水平拉力F和其移動速度的大小B.150N 0.1m/sD.30N 0.2m/s2倍，故繩子自由端故選D。18.如圖所示，不計繩子的質(zhì)量和一切摩擦作用，整個系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài)。重物Gi=100N,每一個滑輪重力均為20N,則下列說法正確的是（）扌橈皿陽 G 松丄辿加證蚣AIGiA.b處繩子的拉力為50N