《滑轮组的机械效率》进阶练习(三)-1

《滑轮组的机械效率》进阶练习、单选题1.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F i、F2,保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度•若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是（）A. F i和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同B. F i和F2大小不相等，F i和F2的功率相同C. 绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D. 绳子自由端移动的距离相等，F i和F2做的功相同甲乙2.如图，工人要将一块重900N的建材运到i0m高处，装置中每个滑轮重iOON,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500NB. 工人拉绳的速度为2.4m /sC. 工人做功的功率为400WD. 工人做功的机械效率小于90%3.用滑轮分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同时间内把相同物体匀速提升相同的高度，如果每个滑轮的质量都与物体的质量相等。

则关于两滑轮组的下列说法正确的是（不计摩擦及绳重）（）A. 机械效率n i：n 2=2:3B. 绳端拉力F i：F2=3:2屮乙C. 拉力功率P: F2=2:3D. 有用功Wr用i: Wr用2=i:i、填空题4.某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为i25N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重____________________ N,5s内人拉绳子做的功是____________ J ,该滑轮组的机械效率是(3)图甲中滑轮组在打捞水中物体 A 时机械效n i 。

第四题图 第五题图 第六题图5. 一个质量为70kg 的工人，用下图所示的装置提升一堆相同的金属块.若动滑轮重50N, 装金属块的托板重 100N,每块金属块重100N.不计摩擦和绳重，当工人匀速提升金属块时，此装置的机械效率最高可达到 ________________ % . (g 取10N/kg ，结果保留整数)6. 小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如图所示的装置，用其匀速提升质量为4.2kg 的重物，则拉细绳的力 F 至少为 ___________ N ；若小明实际用力为 8N,则该装置 的机械效率为 __________ 。

(g 取10N/kg )二、计算题7. 科技小组为研究在提升水中物体时，滑轮不同的组装方式对滑轮组机械效率的影响，用完全相同的定滑轮和动滑轮以不同的方式组装了两个滑轮组，如图甲、 乙所示。

分别用这两个滑轮组打捞水中的同一物体 A,甲图中绳端的拉力为 F i 、拉力的功率为 P ,物体在水 中上升的速度为v i ，此时滑轮组的机械效率为 n i ；乙图中绳端的拉力为冃、拉力的功率为F 2,物体在水中上升的速度为V 2，此时滑轮组的机械效率为n 2。

已知：物体 A 的体积为2X 10-2m ,动滑轮重 G 动=100N,滑轮轴摩擦及水的阻力，g 取i0N/kg 。

求：(i) 物体A 在水中受到的浮力 F 浮。

(2) 两图中绳端拉力 F i 与F 2的差。

V i =V 2, P i ： F 2=20:19。

不计绳重、8. 如图所示，工人将一底面积为0.06 m2,高为2m密度为2.0 X 103kg/m3的圆柱形实心物体从水下匀速提升1m物体未露出水面，求(取g=10N/kg):(1) 此时物体受到的浮力；(2) 若不计绳与轮间摩擦及滑轮自重，工人对绳的拉力大小；(3) 若工人对绳的拉力为400N,使物体匀速上升，此装置的机械效率。

xl00%= 则机械效率 G f11动 900.V 900A-100.V^100%=90?o 参考答案【参考答案】1.A2.A3.D4. 75375 80% 5. 896. 7 ; 87.5%7. 解: (1) 物体A 排开水的体积与物体 A 的体积相等，即 V 排=V A =2X 10-2m i ,则 F 浮= p 水 V 排 g=1.0 x 103kg/m 3x 10N/kg x 2 x 10-2m=200N;(2)由图可知：甲图中绳端移动的速度 V 1 =2v 1，乙图中,由于不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力，则：Fi-i (＜｝丁浮+(｝动)=4(G-200N+100N) =yF 2=2 ( G-F 浮)+G 动=2 ( G-200N) +100N=2G-300N>Pi=Fivi F =- CG-100N) K 2VI = CG-100N3 vi所以， ，P I =F2V2,= ( 2G-300X^ >4 vj= (G-150N) V2已知 P 1： P 2=20: 19.即(G-100N ) V 1： (G-150N) V 2=20: 19,已知：V 1=V 2，解得：G=1100NFi=i (GUOON^ 丄 C UOO^IOON) =500N 则F 2=2G-300N=2X 1100N-300N=1900N,所以，F 2-F 1=1900N-500N=1400N;(3) 对于甲滑轮组，由于不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力，则绳子的拉力r=-动〕n , s=nh ,_矿有用_G 片一 ----- -- ----- 二 G订"总 Fs —(G —G 动)5由G —G 动则^ ,对于甲滑轮组，物体 A 对滑轮组的拉力 G' =G-F 浮=1100N-200N=900N答：(1)物体A在水中受到的浮力F浮为200N;(2)两图中绳端拉力F i与F2的差为1400N;(3)图甲中滑轮组在打捞水中物体A时机械效率n 1=90%8.2 3解：(1 )当物体未露出水面时，V排=V=Sh=0.06m X 2m=0.12m,3 3 3 3则F浮= p 水gV排=1.0 X 10 kg/m x 10N/kg x 0.12m =1.2 x 10 N;p=—；(2)由••得：G=mg=p 物Vg=2.0 x 103kg/m3x 0.12m3x 10N/kg=2.4 x 103N;物体未露出水面时，物体对滑轮组的拉力为F' =G-F浮=2.4 x 103N-1.2 x 103N=1.2 x 103N,由图可知绳子的股数n=4,若不计绳与轮间摩擦及滑轮自重，则拉力F=J_F—ixi.2xl03N=300N fl 4(3)若工人对绳的拉力为400N,由于物体未露出水面时，物体对滑轮组的拉力为F' 密甩=空=竺」"I冋＜=7理则！+ ■''''3答：(1)物体受到的浮力为1.2 x 10 No(2)若不计绳与轮间摩擦及滑轮自重，工人对绳的拉力大小是300No(3)若工人对绳的拉力为400N,使物体匀速上升，此装置的机械效率为75%【解析】1.【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,①不计绳重及摩擦，拉力等于物重和动滑轮重之和的一一;②把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；禾U用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系；2.③绳子自由端移动的距离 1s=nh ,物体上升的速度是绳子自由端拉动速度的-一；物体上升 高度相同，所需时间长短决定于上升的速度;④甲、乙两绳自由端的速度相同，拉力功率大小用公式 P=Fv 比较。

本题考查了使用滑轮组时 n 的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。

【解答】如图，甲 乙不计绳重及摩擦,（G 物+G 轮） AB. •••拉力,n i =3, n 2=2, •••绳子受的拉力: Fi=|（G 物+G 轮）（G 物十G 轮）••• F1M F2,•••动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W 额=G <h , W 有用=G fe h ,•利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同， •滑轮组的机械效率相同；已知甲、乙两绳自由端的速度相同，而拉力不同，由P=Fv 知：拉力F i 和F 2的功率不相同，所以选项A 正确、B 错误； CD.. v 绳子自由端移动的距离 s=nh , n i =3, n 2=2，提升物体的高度 h 相同，•• S i =3h ,S 2=2h ，可见 S i 工 S 2;物体上升速度不同，上升高度相同，所以所用时间不同，选项C D 均错误。

故选A 。

【分析】（1） 根据图示读出提升物体绳子的条数，然后再根据F=（G 物+G 动）/n 即可求出拉力 的大小； （2） 因为s=nh ,由速度公式可知，自由端移动的速度为物体上升速度的n 倍；（3） 直接利用P=Fv 进行计算；（4） 利用公式即可求出机械效率的大小。

本题考查了速度的计算、功的计算、功率的计算、机械效率的计算，涉及到寻找合理的配置方法，知识点多，属于难题。

【解答】 A. 从图中可知，n=2，则 F= （G 物+G 动）/n= （900N+100N ） /2=500N ，故 A 正确；B. v=2 x 0.8m/s=1.6m/s ； 故 B 错误;C. P=Fv=500N X 1.6m/s=800W,故 C 错误;故D 错误。

故选A 。

3.【分析】甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和机械摩擦的情况下， 有用功就是提升重物所做的功， 总功就是拉力F 所做的功，额外功就是提升动滑轮所做的功，分别用物重、滑轮重以及提升物体绳子的条数表示出有用功、功率、机械效率和 拉力即可求出比值。

本题考查滑轮组相关物理量计算；掌握好“在不计绳重和机械摩擦情况下，有用功就是 提升重物所做的功，额外功就是提升动滑轮所做的功”这一关系，在有些题目里能较快 地得到答案。

【解答】据图可知：甲图：n=3, S=3h , G=G 动， ： ■'0 1 =3. x x 100% W 有 1=Gh, W 总=F£, 一一厂- ； 7W 包 F ±s 3G X 3H 2Gh: ■- ■- ； F2=i （G-2GS ）乙图：n=4, S' =4h , G=G 动，--,「 1 2X 1曲==乂 100% W 有 2=Gh, W 总’=F 2S ',丁D.5.U i “二：-=□ :2 则：^ ，故A 错误; 7 3 Fi Fi^-G ： -G=S ： 94 ，故B 错误； 故D 正确。

故选Do4. 【分析】根据动滑轮上有三股绳子，不计绳重及摩擦，所以1 ' ，知道物重，据此即可求出动滑轮的重； 根据s=vt 求出物体上升的高度 h ，绳子自由端移动的距离 s=3h ，然后根据 W=Fs 计算即 可；w7? = J3-X100% 最后根据 ’I 计算滑轮组的机械效率即可。