滑轮机械效率知识点及经典例题

滑轮专题复习
滑轮：定滑轮和动滑轮
1．定滑轮：滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮..定滑轮可
以改变力的方向;但不省力..
2．动滑轮：滑轮的轴随物体一起运动;这样的滑轮叫做动
滑轮..动滑轮可以省一半力;但不能改变用力的方向..
滑轮组
1．滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的;可以达到既省力又改变力的方向的作用效果..
2．滑轮组省力情况的确定方法：
在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下;使用滑轮组时;滑轮组用几股绳子吊着物体;提起物体所用的力就是物重的几分之一..如图所示..
滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算
滑轮组绳子的穿绕方式很多;现以串联式滑轮为例;介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式..
1．一个定滑轮和一个动滑轮图1．47－7..
2．一个定滑轮和二个动滑轮图1．47－8..
3．二个定滑轮和一个动滑轮图．47－9甲..
4．二个定滑轮和二个动滑轮图1．47－9乙..
相关公式
1、绳子段数n 的确定：在定滑轮和动滑轮之间划一条虚线;将定滑轮和动滑轮隔开;然后再查出与动滑轮相连的绳子段数..
2、三个n 倍关系
①S=nh 当滑轮组处于竖直状态时或S=nL 当滑轮组处于水平状态时
②F =1
n (G 物+G 动)不计绳子重和摩擦
③V 绳=nV 物速度比;当滑轮组处于竖直、水平状态时通用 3、两个机械效率公式： ①η=W 有
W 总
=
Gh
Fs
当滑轮组处于竖直状态时或η=W 有
W 总
=fl
Fs 当滑轮组处于水平状态时 ②η=
W
有W
总
=
w
有w 有
+w
额
=
G
物G 物
+G
动
不计绳重和摩擦时
4、两个功率公式
①P =w
t 适用于任何状态的滑轮组 ②P=FV 绳
典型习题
1、如图所示;小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上;两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重;下列说法正确的是
A 、两次吊物;小明所做的功和功率的多少相同;甲装置的效率高
B、两次吊物;小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同
C、两次吊物;小明所做的功率的大小和效率的高低相同;用甲装置做的功多
D、两次吊物;小明所做的功的多少和效率的高低相同;用乙装置时功率大
考点：功的计算；滑轮组的机械效率；功率的计算..
专题：应用题..
分析：从题中知：重物的质量相同;两次拉绳的速度相等;重物上升的高度相同;滑轮相同．
先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙；再由η=W
有
W
总
求出机械效率；
最后根据P=Fv比较功率的大小．
解答：解：
1小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功;因为物体重力相等;滑轮相同;上升的高度相同;所以两次做功相等；
2由W=Gh知;两次所做的有用功相等;所以机械效率相等；
3因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=1
3
G物+G轮；乙图中有2段绳子拉着
动滑轮;所以F乙=1
2
G物+G轮；
F甲＞F乙;V甲=V乙;根据P=Fv得P甲＞P乙．故选D．
点评：考查了功、功率、机械效率的计算;特别注意滑轮组的使用方法;滑轮组省力但不省功;机械效率等于有用功与总功的比值．
2、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组;在相同的时间内用大小
相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的
高度;则
A、甲滑轮组的机械效率高
B、乙滑轮组的机械效率高
C、F2做功的功率大
D、F1、F2做功的功率一样大
考点：滑轮组的机械效率；功率的计算..
分析：滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值;要正确地解决此题;关键是搞清有用功与总功的计算;还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重．功率是表示物体做功快慢的物理量;一定要注意题目中比较哪个功的功率．
解答：解：甲滑轮组由3段绳子承担物重;所以S1=3h1
则η1=G1ℎ1
F1s1
=G1ℎ1
F13ℎ1
=G1
3F1
乙滑轮组由2段绳子承担物重;所以S2=2h2
则η2=G2ℎ2
F2s2
=G2ℎ2
F22ℎ2
=G2
2F2
又因为G1=G2;F1=F2;
所以乙滑轮组的效率高．
两物体上升速度相同;所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度．
根据P=Fv;拉力F相同;所以F1的功率大．
故选B．
点评：此题主要考查了滑轮组机械效率的计算;以及功率的计算．同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系．
3、两滑轮组装置如图所示;已知每个滑轮重力都为G0;摩擦和绳重均不计;用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时;甲、乙两滑轮组的机械效率之比是
A、6：7
B、7：6
C、5：6
D、5：7
考点：滑轮组的机械效率；功的计算；有用功和额外功；机械效率的大小比较..专题：计算题；推理法..
分析：若将物体提升h;知道提升的物重利用功的公式求有用功；
因为摩擦和绳重均不计;知道每个滑轮重;可以计算使用滑轮组时的额外功甲图有1个动滑轮;乙图有两个动滑轮；利用W总=W有用+W额分别求出总功;再利用机械效率的公式求出滑轮组的机械效率;最后求两个滑轮组的机械效率的比值．
解答：解：设物体被提升的高度为h;
W有用=Gh=5G0h；
∵摩擦和绳重均不计;
∴使用滑轮组时做的额外功就是将动滑轮提升h做的功;
∵甲图有1个动滑轮;
∴使用甲滑轮组时的额外功：W额=G轮h=G0h;
使用甲滑轮组时的总功：
W总=W有用+W额=5G0h+G0h=6G0h;使用甲滑轮组时的机械效率：
η=W
有
W
总
=
5G0ℎ
6G0ℎ
=
5
6
;
∵乙图有2个动滑轮;∴使用乙滑轮组时的额外功：W额′=2G轮h=2G0h;
使用乙滑轮组时的总功：
W总′=W有用+W额′=5G0h+2G0h=7G0h;
使用乙滑轮组时的机械效率：
η′=W′
有
W
′总
=
5G0ℎ
7G0ℎ
=
5
7
;
∴ηη′=
5
6
：
5
7
=
7
6
．
故选B．
完全相同的A、B两个滑轮组绳重及摩擦忽略不计;分别提升重为G1和G2的两
物体
点评：本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法;能根据W额=G轮h求额外功是本题的关键．
4、判断滑轮组机械效率高低的因素与哪些因素有关
1滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；
2滑轮组机械效率高低可能与物重有关；
3滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
4滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数绕法有关．
分析：影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等；
5、2010广西用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物;所用拉力是400N;绳的自由端被拉下2m．关于这个滑轮组工作的下列说法中;正确的是
A、总功是800J
B、额外功是100J
C、有用功是400J
D、机械效率是62.5%
考点：滑轮组的机械效率；功的计算；有用功和额外功..
专题：计算题；推理法..
分析：首先根据滑轮组装形式;确定承担物重的绳子股数n=4;求出物体上升高度h;然后利用公式W总=Fs计算总功、W有用=Gh计算有用功;最后用有用功除以总功得出滑轮组的机械效率．
解答：解：由图知;n=4;则绳的自由端移动的距离s=nh;
物体上升高度：
h=s
n
=
2m
4
=0.5m;
提起货物所做的有用功：
W有用=Gh=1000N×0.5m=500J;故C错；
提起货物所做的总功：
W总=Fs=400N×2m=800J;故A正确；
提起货物所做的额外功：
W额=W总﹣W有用=800J﹣500J=300J;故B错；滑轮组的机械效率：
η=W
有用
W
总
=
500J
800J
=62.5%;故D正确．
故选AD．
点评：本题是一个选择题;实质上是一个小综合题;最好的做法就是将每一个量计算出来进行判断．本题的关键有二：一是n的确定直接从动滑轮上引出的绳子
股数;二是W总=W额+W有用．
6、通过测量滑轮组机械效率的实验;可得出下列各措施中能提高机械效率的是
A、增加动滑轮;减小拉力
B、改用质量小的动滑轮
C、减少提升高度;减少做功
D、增加提升重物重力;增大有用功
考点：滑轮组机械效率的测量实验；功的计算；增大或减小机械效率的方法..分析：滑轮组的机械效率是有用功与总功之比;比值越大;机械效率越高．所以要提高滑轮组的机械效率可以尽量减少额外功．
知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功．
解答：解：A、动滑轮越重;需要做的额外功越多;所以A说法错误．
B、改用质量小的动滑轮;可以减少额外功;所以可以提高滑轮组的机械效率．所以B说法正确．
C、由公式：η=Gℎ
Fs
=Gℎ
Fnℎ
=G
nF
;所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关．所
以C说法错误．
D、提高物体的质量;可以提高有用功;这样有用功在总功中所占的比值增大．所以增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率．所以D说法正确．
故选B、D．
点评：此题主要考查了提高滑轮组的方法．首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比;比值越大;效率越高．所以有用功越大、额外功越少;机械效率越高．因
此可以通过减少额外功;提高有用功来提高滑轮组的效率．
7．10·茂名8分用如图所示的滑轮组去拉物体A;已知A物质的密度是2 ×103kg/m3;底面积是0．3m3;重力为600N..物体A 在F=100N的拉力作用下;沿水平方向匀速前进了2m..g取10N／kg求：
1物体A对水平地面的压强是多少
2物体A的体积是多大
3若该装置的机械效率为80％;物体A
在水平方向上受到的阻力是多少
解：1物体A在水平地面;F=G=600N 1分
∴压强：P=F
S =600N
0.3m2
=2000Pa
2物体A质量m=G
g =600N
10N/kg
=60kg;
由ρ=m
V ;得A的体积V=m
ρ
=60kg
2∗103kg/m3
=3∗10−2m3
3由η=W
有用
W
总
;W
有用
=F阻s;W总=F*2s;得η=
F
阻
s
2Fs
∴F
阻
=η*2F=2*100N*80%=160N。