中考物理二轮 滑轮组的省力问题 专项培优

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D.水平桌面对物体A的摩擦力是2N
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.绳子上的力是相等的,因为弹簧测力计的示数是2N,所以,作用在绳端的拉力F为2N.故A错误;
B.根据图示可知,滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A在1s内通过的距离为
s′=vt=0.2m/s×1s=0.2m
绳子自由端移动的距离为
s=3s′=3×0.2m=0.6m
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;
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;
8.为了开发和利用深海的资源,我国某科研考察队在远海进行科学实验时,使用母船上的起降设备,将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器,从母船甲板上吊起并降到海面上,如图甲所示,该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等,“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器,长3.5米、高1.5米、重1.5吨,可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。
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。
2.如图所示,用滑轮组提重力为140N的物体,当拉力为50N时,物体对地面的压力刚好为0N。若重物与地面的接触面积S=2×10-2m2,不计绳重和摩擦,每个滑轮质量相同,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。若拉力F为40N,则定滑轮对天花板的拉力为_______N,重物对地面的压强为_______Pa。
故答案为D。
14.物体做匀速直线运动,拉力F=60N,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重,则物体受到的摩擦力是( )
A.60NB.120NC.20ND.180N
【答案】D
【解析】
【分析】
分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重,根据 得到物体受到的摩擦力。
【详解】
由图可知,动滑轮上的绳子段数为3,不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重,则物体受到的摩擦力
在1s内拉力F做功为
W=Fs=2N×0.6m=1.2J
故B正确;பைடு நூலகம்
C.在1s内拉力F的功率为
故C错误;
D.由图可知,承担摩擦力的绳子股数是3,物体做匀速直线运动,则
所以
f=6N
故D错误。
故选B。
13.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
故选D。
【点睛】
本题考查滑轮组的特点,解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。
15.如图,水平桌面上的物体A重100N,物体B重40N,此时物体B恰能匀速下降;当用一水平向左的力F拉动物体A在2s内匀速向左移动1m的过程中,若不计动滑轮和绳的重力,不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦,则下列说法正确的是( )
故D错。
故选B。
12.质量是6kg的物体A放在水平桌面上,利用图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计始终保持水平,其示数为2N,不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦,则(g取10N/kg)( )
A.作用在绳端的拉力F为6N
B.在1s内拉力F做功1.2J
C.在1s内拉力F的功率是0.4W
(1)起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示,请你用笔画线代表钢丝绳,画出最省力的绕线方法____。
(2)该起降设备若在1min内将“潜龙三号”匀速提升了20m,该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供,电动机的输出功率是10kW,则钢丝绳的拉力是多少____?
(3)该滑轮组的机械效率是多少____?
【答案】 7500N50%
F天=G定+2F=10N+2×40N=90N
由力的作用相互性可知,定滑轮对天花板的拉力是90N。
拉力F为40N时,滑轮组的动滑轮对物体的拉力
F2=3F-G动=3×40N-10N=110N
地面对物体的支持力
F支=G-F2=140N-110N=30N
由力的作用相互性可知物体对地面的压力
F压=F支=30N
【详解】
(1)[1]对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组,可绕线方法有4股和5股两种,两种方法都达到了省力的目的,但拉力的方向不同,有5股绕线的方法拉力方向向上;有4股绕线的方法拉力方向向下,根据题意可知拉力方向向下,因此从定滑轮上固定,如图所示:
(2)[2]钢丝绳端移动的距离
把“潜龙三号”提升20m拉力做的功
[2]由图知有2段绳子拉着物体,则有
则拉力F的功率为
[3]将拉力F增大为20N时,物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变,所以受到水平面的摩擦力不变。
【点睛】
本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识,要牢记影响滑动摩擦力的两个因素,当两个因素都不变时,摩擦力的大小不变,与其它因素无关。
[3]A向左匀速运动时,受力平衡:
F左=f+F=5N+5N=10N。
7.如图所示,不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦,当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时,物体恰好以v=2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动,此时物体受到水平面的摩擦力为________N,拉力F的功率为________W;将拉力F增大为20N时,物体受到水平面的摩擦力将________(选填“增大”、“减小”或“保持不变”)。
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆,所以不能改变用力方向;
(2)[2]比较图(b)与(c)可得:使用动滑轮匀速提升不重物时,物体重力越轻,所用的拉力越小,越省力。
5.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.
(1)由(a)(b)两图_____________。
(2)由(c)(b)两图_____________。
【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体,省力但是不能改变用力的方向。使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同物体,物体越轻,拉力越小。
【解析】
【详解】
(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数,所以:使用动滑轮可以省力,
【解析】
【分析】
(1)在使用滑轮组提升重物时,既要考虑到它的省力情况,还应注意动力的施力方向。
(2)已知作用在动滑轮上的绳子段数和“潜龙三号”上升的高度,可以得到钢丝绳拉下的长度;已知电动机的输出功率,可以得到拉力做的功;已知拉力做的功和做功时间,利用公式 得到拉力。
(3)根据 和 求出有用功,再根据 求出该滑轮组的机械效率。
【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
【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。
4.小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用,每次都匀速提物体,做实验情况如图所示,请观察、比较图中的操作、现象和数据,归纳得出初步结论。
【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;
C.拉力做的功为
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
故选D。
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( )
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
【答案】2040不变
【解析】
【分析】
使用动滑轮可以省一半力;物体匀速运动,受平衡力,平衡力大小相等,判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度;根据 算出拉力F的功率;影响摩擦力的因素:压力和接触面的粗糙程度。
【详解】
[1]因为使用动滑轮可以省一半力,所以拉物体的力为
物体做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力和摩擦力一对平衡力,大小相等,则
物体对地面的压强
p= =1.5×103Pa
3.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。
【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。
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,用F1的力将物体B匀速提升h,若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法确的是()
A.使用滑轮组过程中,绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B.F1一定大于F2
C.滑轮组的机械效率为
D.F2做功的功率比F1做功的功率大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.动滑轮与3股绳接触,故n=3,使用滑轮组过程中,绳子移动距离是物体的上升高度的三倍,故A错误;
B.由于
故如果动滑轮很重,则F1不一定大于F2,故B错误;
C.滑轮组的机械效率为
故C错误;
D.F1做功的功率为
F2做功的功率为
可知,F2做功的功率比F1做功的功率大,故D正确。
【答案】901.5×103
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]滑轮组的动滑轮绕3段绳,不计绳重和摩擦,当拉力为50N时,物体对地面的压力刚好为0N,拉力的大小
F1= (G+G动)
动滑轮的重力
G动=3F1-G=3×50N-140N=10N
每个滑轮质量相同,定滑轮的重力等于动滑轮的重力为10N,对定滑轮受力分析,受到重力、下方两段绳子的拉力,天花板的拉力,根据平衡条件得到
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,
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;
【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。
6.如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及摩擦不计,动滑轮重力为2N。当B物体重力为8N时,它恰好能匀速下降。
(1)以上装置中属于动滑轮的是________(填字母)。
(2)物体A所受的摩擦力为________N。
(3)若用一个水平向左的力F拉物体A,使其向左匀速运动,则这个力F大小应为________N。
【答案】M510
【解析】
【详解】
[1]由于M随物体移动而发生位置变化,所以M是动滑轮。
[2]A对B的拉力为F,动滑轮M和B受力分析可知中:
2F=GM+GB
A受力平衡,所以摩擦力f=F=5N。
钢丝绳的拉力
(3)[3]“潜龙三号”的重力
有用功
滑轮组的机械效率
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_____ 。
【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
一、初中物理滑轮组的省力问题
1.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;
B.由图像可知滑轮组n=3,则 ,故正确,不符合题意;
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