精选中考物理易错题专题复习滑轮组的省力问题及详细答案

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则拉力F的功率
故C正确,不符合题意;
D.该滑轮组克服摩擦做额外功,故该滑轮组的机械效率一定小于100%,故D正确,不符合题意。
故选B。
16.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( )
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
在1s内拉力F做功为
W=Fs=2N×0.6m=1.2J
故B正确;
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。
15.工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法不正确的是( )
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。
【答案】8020
【解析】
【分析】
使用动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子末端移动的距离s=2h,有用功就是将物体提升对物体做的功( ),拉力F做的功为总功( ),再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率;根据 求出额外功,不计绳重和摩擦,使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功 ,知道提升的高度,可以求出动滑轮重;再利用 求拉力大小,知道s=2h,利用功的公式求拉力做的功(总功)大小,根据 求出有用功,利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。
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
【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。
故A错误;
BC.当A向右做匀速直线运动,A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力,故
f= GB= ×40N=20N,
当A向左做匀速直线运动,水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B对A的拉力,由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,因压力不变,接触面的粗糙程度不变,故摩擦力不变,所以向右的摩擦力为:f=20N.A向左做匀速直线运动,受到平衡力的作用,A受到的水平向左的拉力为:
(3)根据 求出拉力F做的功,根据 求出拉力F的功率;
(4)任何机械效率一定小于100%。
【详解】
A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离
故A正确,不符合题意;
B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的拉力
故B错误,符合题意;
C.拉力F做的功
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
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
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.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125N(不计绳重及摩擦),则动滑轮重_____N,5s内人拉绳子做的功是_____J。
【答案】75375
【解析】
【分析】
【详解】
[1]看图可知动滑轮上绕过的绳子股数n=3。根据滑轮组受力关系
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_____ 。
A.B上升了2mB.拉力F的功率为20W
C.物体A与桌面间的滑动摩擦力为40ND.吊着B物体的绳子所做的功为40J
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.滑轮组的动滑轮绕2段绳,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,A移动的距离为B升高高度的2倍,B上升了
hB= =0.5m,
【答案】1044
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图知,n=2,则拉力端移动的距离s=2h,滑轮组的机械效率:
则拉力
(2)拉力端移动的速度
v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s,
拉力做功功率:
P=Fv=10N×0.4m/s=4W;
(3)不计绳重及摩擦,拉力
动滑轮重力:
G动=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N.
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.图中滑轮是定滑轮,拉力F=G;
B.图中滑轮是动滑轮,拉力 ;
C.图中滑轮组的动滑轮绕2段绳,拉力 ;
D.图中滑轮组的动滑轮绕3段绳,拉力 ;
所以最省力的是D中滑轮组。
故选D。
14.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)( )
(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%
【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.用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m,所用竖直向上的拉力为5N,则动滑轮的机械效率为____%;用此动滑轮将重为18N物体也提高1m时,所做的总功是_______J。(不计绳重和摩擦)
A.F1=F2=F3B.F1>F2>F3
C.F3>F2>F1D.F2>F3>F1
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
固定绳子的一端与动滑轮接触的地方为支点,各力臂如下:
可知F1的力臂为直径,力臂最大,F2的力臂较大,F3的力臂最小,由杠杆平衡条件知,当阻力与阻力的力臂的积固定时,力臂越大,力越小.故三个力的关系为:F1<F2<F3.故选C.
【详解】
[1]使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2,物体被提升的高度h=1m,拉力移动距离
有用功为
拉力做的总功为
滑轮组的机械效率
[2]根据 可知,额外功为
不计绳重和摩擦,根据 可知,动滑轮的重力
不计绳重和摩擦,则有
拉力做的总功
4.用如图所示的滑轮组,将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升,滑轮组的机械效率为80%,若不计绳重及摩擦,拉力F为__N,拉力的功率为__W,动滑轮的重力为__N.
【答案】60240
【解析】
【详解】
[1]由图可知:滑轮组上绳子的有效股数n=3,所以物体M与地面间的摩擦力
f=nF=3×20N=60N
物体受到的摩擦力为60N。
[2]物体移动的距离
物体前进了2m。
[3]弹簧测力计与定滑轮相连,定滑轮上有两股绳子,因此弹簧测力计的示数为
F弹=2F=20N×2=40N
弹簧测力计的示数为40N。
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.如图所示的滑轮组,拉一重100N的物体M在水平地面上做匀速直线运动,如果拉力F=20N,绳子拉出了6m,则物体受到的摩擦力为_____N,物体前进了_____m,弹簧测力计的示数为_____N。(不计滑轮重、绳重和摩擦)
解得F1=0.5G;
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。
11.使用一个动滑轮匀速提升一个物体时,若分别沿如图所示的方向用力F1、F2和F3,则这三个力的大小关系是:

解得 。
[2]绳子末端移动距离
5s内人拉绳子做的功
10.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
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;
且有
代入可得
故滑轮组动滑轮的重械效率为
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.用如图所示的滑轮或滑轮组,将同一物体匀速提高h,最省力的是(滑轮重不计)( )
7.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.
【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。
【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
A.绳子自由端沿水平方向移动了4mB.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为375WD.该滑轮组的机械效率一定小于100%
【答案】B
【解析】
【分析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据 求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据 求出物体受到的拉力;
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%
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