培优滑轮组的省力问题辅导专题训练及答案

所以选D．
12．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，最后等于100%
B．此滑轮组动滑轮的重力为5N
C．当G物=15N时，滑轮组机械效率为η=75%
(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%。
9．(1)如图甲所示，图中的装置相当于一个_______(填一种简单机械的名称)．
(2)如图乙所示，使用此简单机械的主要目的是_______．
(3)如图丙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“魔罐”，当将”魔罐“在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，这说明_______．
(3)[3]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为零时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动，说明了机械能是可以相互转化的。
10．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．
且有
代入可得
故滑轮组动滑轮的重力为
故B错误；
C．当G物=15N时，滑轮组机械效率为
故C错误；
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示
因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同；忽略绳重及摩擦时，额外功相同，所以总功相同，滑轮组的机械效率仍不改变，故D正确。
故选D。
13．小明用如图的滑轮组提升重为100N的物体，使其在5s内匀速上升2m，动滑轮的重为10N，不计绳重及摩擦，下列计算正确的是（ ）
【答案】0.12水平向右809.6
【解析】
【分析】
滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F为F左的2倍，据此计算水平拉力F的大小；然后利用 计算功率。
A．拉力F为50N
B．绳子自由端移动的距离为6m
C．此时滑轮组的机械效率为
D．拉力的功率为40W
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由图知，通过动滑轮的绳子段数n=2，不计绳重及摩擦，则拉力：
，
选项不符合题意；
B．绳端移动的距离：
，
选项不符合题意；
C．所做的有用功：
，
拉力做的总功：
，
滑轮组的机械效率：
，
选项符合题意；
[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。
【答案】滑轮组省力机械能之间可以相互转化
【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知，绳子和木棍组合在一起，起到滑轮组的作用，用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢，说明使用该滑轮组可以省力；
(2)[2]图乙是过盘山公路，盘山公路相当于斜面，山高一定，盘山公路相当于增大了斜面长度，因为在斜面高一定时，斜面越长越省力，所以人们修建盘山公路的目的是为了省力；
【答案】 0.04
【解析】
【分析】
【详解】
[1]20个坠砣的总重力
G=mg=25kg×20×10N/kg=5000N
由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得
则输电线A端受到的拉力大小
FA=2G＝2×5000N=1×104N
[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h＝2sA，则输电线A端向左移动的距离
（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．
11．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则
[4]水平拉力F的功率
5．一工人利用如图所示的滑轮组提起重物，当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%。若忽略绳重、滑轮摩擦，则动滑轮重________N。
【答案】100
【解析】
【分析】
【详解】
因不计绳重和摩擦，由题意可知，效率
则动滑轮的重力为
故动滑轮的重力为100N。
6．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A端受到的拉力大小为________N。若5s内坠砣串下降了40cm，则输电线A端向左移动速度是________m/s。（g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩）
【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；
D．由C可知，拉力做的功：W总=220J，拉力的功率：
，
选项不符合题意。
故选C。
14．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
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
一、初中物理滑轮组的省力问题
1．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设物体重力为G，不计机械自重和摩擦；A图中为斜面，由功的原理可得
F1×4m＝G×2m
解得F1＝0.5G；
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率仍不改变
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，即同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能等于100%，故A错误；
B．由图可知，G物=12N，此时η=80%，则
【详解】
[1]物体移动的速度
则滑轮移动的速度
[2]由力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力与弹簧测力计的拉力是平衡力，大小等于16N，则物体A受到B施加的摩擦力也为16N，方向水平向右。
[3]物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力加上物体A受到B施加的摩擦力，即
滑轮为动滑轮，则水平拉力F为
B图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F2＝ G；
C图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，则F3＝2G；
D图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有
F4×4cosα＝G×1×cosα
解得F4＝ G。
由此可知动力最小的是D。
故选D。
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_____ 。
（1）若某次运送建材的质量为40kg，滑轮组的机械效率是_______。动滑轮的重力是_______N。
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升12m，作用在绳上的拉力为500N时，拉力的功率是_______W，运送建材的重力是_______N，此时的机械效率是_______。
【答案】50%40020060060%.
（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，
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：
【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：
[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．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计。则：
【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】