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中考物理滑轮组的省力问题-经典压轴题含详细答案


选项不符合题意。
故选C。
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:
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:
(1)求滑轮组的机械效率;_________
(2)如果要用这个滑轮组达到更省力的效果,绳子应该怎样绕,请在图乙中画出绳子的绕法;______
(3)用甲乙两个滑轮组把同一物体提升同样高度,不计绳重和摩擦,机械效率的关系是η甲_____η乙(选填“>”,“=”,“<”).
【答案】80%; =
【解析】
【详解】
(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.
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。
6.小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N,在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m,小李始终静止在地面上,并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中:
(1)动滑轮对货物做的有用功;
(2)拉力F所做的总功;
(3)拉力F做功的功率;
(4)使用该装置提升货物时的机械效率η。
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=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。
所以
故A不符合题意;
B.由于物体升高均为h;
W1+W2=F1h+F2h=(F1+F2)h
W3=F3h;
因为(F1+F2) F3
所以
故B不合符题意;
C.依 ,说明滑轮组一定时,物重越大,机械效率越大,即 ,故C不合符题意;
D.由W有=Gh,P= 可知

所以P1+P2=P3,故D符合题意。
故选D。
【点睛】
一个不加条件成立等式,可以用某种情况时不成立来判断它不成立。
14.如图所示的滑轮装置,重为5牛的物体挂在绳端,力F作同在滑轮的轴上,滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动.若不计滑轮重及摩擦,则拉力F的大小和物体向上运动的速度为
A.10牛,4米/秒B.2.5牛,4米/秒
C.10牛,2米/秒D.2.5牛,2米/秒
【解析】
【分析】
【详解】
由两根绳子承担物重,动滑轮和建材总重为1000N,由于有摩擦和绳子自身的重量,所以工人的拉力应大于500N,故A错;工人拉绳的速度应是物体上升速度的2倍为1.6m/s,故B错;若部考虑绳重和摩擦,工人做功的功率为P=Fv绳=500N×1.6m/s=800W,由于有摩擦和绳子自身的重量,所以工人做功的功率应大于800W,故C错;对物体做的有用功为W有=Gh=900N×10m=9000J,而拉力做的总功应大于1000J,所以工人做功的机械效率小于90%,故D正确;应选D.
【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。
(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%。
7.一名质量为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?
F= f= ×60N=20N;
[2]绳子自由端移动的速度为:
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s;
则拉力F的功率为:
P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W。
4.在水平桌面上放一个重300N的物体,物体与桌面间的摩擦力为60N,如图所示,若不考虑绳子重力和轮与轴之间的摩擦,使物体以0.1m/s的速度匀速移动时,水平拉力的大小为_____________N,拉力做功的功率为______________W.
FB′=FB=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M受到的支持力为
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.
12.如图所示,工人师傅用 的力 将重为 的物体在20s内匀速提升2m,若不计绳重和摩擦,以下说法错误的是:()
A.动滑轮重力为100N
一、初中物理滑轮组的省力问题
1.如图,工人要将一块重900N的建材运到10m高处,装置中每个滑轮重100N,建材上升的速度是0.8m/s。在施工过程中,下列说法正确的是( )
A.工人的拉力为500N B.工人拉绳的速度为2.4m/s
C.工人做功的功率为400WD.工人做功的机械效率小于90%
【答案】D
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,该滑轮是动滑轮,当滑轮在力F的作用下以2米/秒的速度匀速向上运动,重物的速度为:
2×2m/s=4m/s
此时拉力应该是物重的2倍,因此拉力为:
F=2G=2×5N=10N
故选A.
15.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知长度OA∶OB=1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
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】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

(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
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。
8.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.
FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即
FA=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2,所以
FB=FA× =1000N× =500N
因为物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力,即
(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
【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:
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;
D.由C可知,拉力做的功:W总=220J,拉力的功率:
【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.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( )
A.拉力F为50N
C.拉力做的有用功:

滑轮组的机械效率:

故C错误,符合题意;
D.若提升物重变为 ,则拉力为:

故D正确,不符合题意。
13.建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置分三次运送,第一次运1块,第二次运2块,第三次运3块。每次运送时,砖都以相同的速度匀速上升相同高度,绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F1、F2、F3,拉力做的功为W1、W2、W3,有用功率为P1、P2、P3,机械效率为η1、η2、η3,则()
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