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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=1n (G物+G动)(不计绳子重和摩擦)③V绳=n V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=GhFs(当滑轮组处于竖直状态时)或η=W有W总=flFs(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=wt(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=13(G 物+G 轮);乙图中有2段绳子拉着动滑轮,所以F 乙=12(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F 1和F 2分别把质量相等的重物G 1和G 2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 、F 2做功的功率大D 、F 1、F 2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S 1=3h 1 则η1=G 1ℎ1F 1s 1=G 1ℎ1F 13ℎ1=G 13F 1 乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以S 2=2h 2 则η2=G 2ℎ2F 2s 2=G 2ℎ2F 22ℎ2=G 22F 2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、6:7B、7:6C、5:6D、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=5G0ℎ6G0ℎ=56,∵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=5G0ℎ7G0ℎ=57,∴ηη′=56:57=76.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800JB、额外功是100JC、有用功是400JD、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=sn=2m4=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=500J800J=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=GℎFs =GℎF•nℎ=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/m 3,底面积是0.3m 3,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 0.3m 2=2000Pa(2)物体A 质量m=G g=600N 10N/kg =60kg , 由ρ=mV ,得A 的体积V =m ρ=60kg2∗103kg/m 3=3∗10−2m 3(3)由η=W 有用W 总,W 有用=F 阻s ,W 总=F*2s ,得η=F 阻s2Fs。

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