物理滑轮组的省力问题的专项培优易错试卷练习题(含答案)含答案

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故B正确。
故选B。
14.如图所示,水平拉力F1(6N)将物体(G=9N)沿直线匀速拉动s1的距离,做功W1,借助滑轮组,F2使物体在同一水平面上匀速直线运动同样的距离s1,F2所拉绳端的上升距离为s2,做功为W2,则( )
A.W2一定小于W1
B.s2一定小于s1
C.F2一定大于G/3
D.F2一定大于F1/3
【答案】7500
【解析】
【分析】
【详解】
小夏对绳子的拉力为
小夏受到绳子的拉力F拉、重力G、地面的支持力F支,因为小夏静止,小夏受到的重力等于拉力加上支持力,则地面的支持力
由于力的作用是相互的,则小夏对地面的压力
受力面积
小夏对地面的压强
4.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。
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”)。
【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。
5.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)
6.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。
(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。
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
水平拉力F1将物体沿直线匀速拉动做功:

借助滑轮组,使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离,拉绳端的上升距离为s2,做功:

A.做功 ,故A错误;
B.有3股绳子承担 ,故B错误;
CD. ,故C错误,D正确。
故选D。
15.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)( )
【解析】
【分析】
【详解】
(1)站在地面上时,对地面的压力大小等于自身重力,则对地面的压强为
(2)因为重物运动方向向上,人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向,拉力方向向下,2股绳子与动滑轮接触以省力,故滑轮组的绕线方式如图所示:

(3)有用功为克服重物重力势能做的功,为
拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积,为
①动滑轮重为200N
②此过程中,工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中,它的机械能增大
④若增大重物A的质量,该工人用此滑轮组匀速拉起重物时,机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断( )
A.只有①③正确B.只有②③正确C.只有①②③正确D.①②③④都正确
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
8.一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上,要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。(g=10N/kg)求:
(1)他站在地面上时对地面的压强多大?
(2)画出滑轮组的绕线方式。
(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大?
【答案】(1)13750Pa;(2) ;(3)40W
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.用一个动滑轮提起重100N的物体(绳重与摩擦不计),所用拉力60N。若用此动滑轮将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时,拉力功率为_____W。较前一次提升物体,该滑轮的机械效率_____(选填“变大”、“不变”或“变小”)
【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

解得 。
[2]绳子末端移动距离
5s内人拉绳子做的功
10.体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m,此时该滑轮组的机械效率为80%(不计绳重与摩擦,g取10N/kg),小明对此工作过程及装置作出了以下论断:
故A错误;
B.利用两种滑轮都是将G=10N的物体提升相同的高度h,由公式W有用=Gh知,有用功相同,故B错误;
C.甲乙装置所做的有用功相同,用乙装置提重物时,得提起动滑轮所做额外功较多,也就是乙装置的总功较大,由公式η= 知,甲方式的机械效率较高,故C正确;
D.因为乙装置总功较大,并且在相同时间内提升物体,由公式P= 知,乙装置手的拉力做功功率较大,故D错误。
【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。
【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
由题意物体所受的重力
物体上升的高度 ,此时滑轮组做的有用功为
根据机械效率公式 有,总功为
而 有
又因为 可得
①②均正确。
机械能是动能和势能的总和,当重物匀速上升过程中,动能不变,势能增加,它的机械能增大,③正确。
若要滑轮组的机械效率达到 ,由效率公式有
化解可得当 时,滑轮组的效率能到达 ,则若增大重物A的质量,用此滑轮组匀速拉起重物时,机械效率能达到90%,④错误。
【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,
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。
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。
16.用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体,在相同时间内提升相同的高度;已知滑轮重1N,绳重和滑轮摩擦力不计。则下列说法中正确的是( )
拉力功率为
P=F′v=110N 0.4m/s=44W
拉力功率为44W。
[2]较前一次提升物体,物体的质量增加,重力增大,有用功增大,而摩擦不计、动滑轮重不变,额外功不变,这样有用功在总功中所占的比例增大,滑轮组的机械效率将增大。
3.小夏利用如图所示的滑轮组将重为280 N的物体匀速提起。已知他自身所受的重力为500 N,双脚与地面的总接触面积为400 cm2,动滑轮所受的重力为120 N,若不计绳重和摩擦,小夏对地面的压强为_____Pa。
【答案】44变大
【解析】
【详解】
[1]根据题意可知,物体以0.2m/s速度匀速上升,对于动滑轮,绳子移动的速度
v=2 0.2m/s=0.4m/s
绳重与摩擦不计,则拉力
F= (G物+G动)

60N= (100N+G动)
解得G动=20N,用此动滑轮将重200N的物体时,拉力
F′= (200N+20N)=110N
【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
【详解】
由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4,最大拉力 ,一次能吊起的大米重力为:

一次能吊起的大米质量为:

因为每袋大米的质量是50kg,故一次能吊起的大米袋数为:

由题意知一次能吊起9袋大米,即

则至少需要吊运的次数是:

至少需要吊运12次。故选D。
13.如图所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则()
故A、B错误;
CD.绳子的自由端移动的距离
故C正确、D错误。
故选C。
12.用如图所示的滑轮组吊装100袋大米,每袋大米的质量是50kg,绳子能承受的最大拉力为1200N,不计滑轮以及绳重,不计轮、轴间摩擦,g取10N/kg,则至少需要吊运的次数是()
A.9次B.10次C.11次D.12次
【答案】D
【解析】
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;
A.甲、乙的拉力之比是2∶3
B.甲、乙的机械效率之比是1∶1
C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2
D.甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.不计绳重及摩擦,拉力
由图知,n甲=2,n乙=3,所以绳端的拉力分别为
则甲乙拉力之比
故A错误;
wk.baidu.comD.将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,则提升物体的速度相同,由图知,n甲=2,n乙=3,所以甲、乙绳的自由端速度分别为
【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。
A.手的拉力F乙=10N
B.利用乙种方式做的有用功比较多
C.甲种方式的机械效率大于乙种方式
D.手的拉力F甲做功的功率比F乙做功的功率大
【答案】C
【解析】
【详解】
A.乙滑轮是动滑轮,绳重和摩擦不计,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,
F乙= (G+G动)= ×(10N+1N)=5.5N
[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。
滑轮组的机械效率为
可知

答:(1)他站在地面上时对地面的压强是13750Pa;
(2)滑轮组的绕线方式见解析;
(3)拉力的功率是40W。
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。
v甲=2v
v乙=3v
所以,甲、乙绳的自由端速度之比
v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3
故D错误;
C.由 可得,甲、乙拉力的功率之比
故C错误;
B.不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,由W额=G轮h、W有=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,由 可得两滑轮组的机械效率相同,即甲、乙的机械效率之比
故选C。
11.如图所示,在水平地面上,木箱重600N,受到的摩擦力为300N,用力F拉动木箱使它匀速直线运动了2m(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为100NB.拉力F的大小为200N
C.绳自由端移动了4mD.绳自由端移动了1m
【答案】C
【解析】
【详解】
AB.由图知,n=2,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦,则拉力
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