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1、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（）ABCD【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；1B 图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n 3，所以 F2 G；3C 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，则有F4 4cosG 1 cos 1解得 F4 G。4由此可知动力最小的是D。故选 D。2 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
2、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）【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（WGh ），拉力F做的功为总功（ WFs ），再利用机械效率的有总公式求出动滑轮的机械效率；根据W总W有W额 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W额G轮 h ，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用 F1G物 求拉力大小，知道 s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总G轮n功）大小，根据WGh 求出有用功，利用效
3、率公式求出此时滑轮组的机械效率。【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snh2 1m2m有用功为W有Gh8N1m8J拉力做的总功为W总Fs5N2m10J滑轮组的机械效率W有100%8J100%80%W总10J2 根据 W总 W有 W额 可知，额外功为W额W总W有10J8J2J不计绳重和摩擦，根据W额G轮 h 可知，动滑轮的重力G动W额2J2Nh1m不计绳重和摩擦，则有F1G动G物2N 18N10N2拉力做的总功W总F s 10N 2m20J3 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
4、的总接触面积为400 cm 2 ，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】 7500【解析】【分析】【详解】小夏对绳子的拉力为F1( G G动 )1( 280N 120N) 200N22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F支G人F拉500N200N300N由于力的作用是相互的，则小夏对地面的压力F压F支300N受力面积S400cm 20.04m 2小夏对地面的压强F压300N7500Pap0.04m2S4 用如图所示的滑轮组，将重为率为 80%，若不计绳重及摩擦，
5、拉力16 N 的物体以0.2 m/s 的速度匀速提升，滑轮组的机械效F 为 _N，拉力的功率为_W，动滑轮的重力为_N【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：W有用GhGhGW总FSF 2h2F则拉力G16N10NF280%2（2）拉力端移动的速度v=2v 物=20.2m/s=0 . 4m/s ，拉力做功功率 :P=Fv=10N0.4m/s=4W ；（3）不计绳重及摩擦，拉力F 1 G G动2动滑轮重力：G 动=2F G=210N16N=4N 5 如图所示，用力 F12分别匀速提起物体C 时，滑轮 _可以看作等臂杠杆（选填
6、和 F“ A或 “ B）”.若物体 C 重为 50 牛，滑轮重力不计，则力F 的大小为 _ 牛.2【答案】 A【解析】【详解】1 由图可知，25A 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。6 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”）。【答案】 2040不变
7、【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；WFs根据 PFv 算出拉力 F 的功率；影响摩擦力tt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F2F2 10N20N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fF20N2 由图知有 2 段绳子拉着物体，则有v绳2v物22m/s4m/s则拉力 F 的功率为p Fv绳 10N 4m/s=40W3 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。【
8、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。7 一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为0.04m 2 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【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
9、地面的压强为G人mg55kg 10N/kg13750PapS0.04m2S(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W有G物 h拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为W总Pt滑轮组的机械效率为= W有100%W总可知W总W有G物 hPt则G物 h600N 1mP20s40Wt0.75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 如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口.己知物体
10、在10s 内被提升了2m，物体所受重力 720N，人对绳子水平向右的拉力300N.(不计绳重及摩擦) 求：(1)人做的有用功W有用 ;(2)动滑轮的重力G动 ;(3)人拉起货物时的机械效率.【答案】 (1) 1440J； (2) 180N； (3) 80%。【解析】【详解】(1)物体所受重力720N，被提升了2m ，则人做的有用功为：W有用 =Gh=720N 2m=1440J；(2)由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=3，根据 F=G +G动，则动滑轮的重力为：nG动 =nF-G=3 300N-720N=180N；(3)根据= W有用 = Gh = Gh = G ，W总 Fs Fnh Fn人拉
11、起货物时的机械效率为：G720N=80%。Fn300N 3答： (1)人做的有用功为1440J；(2)动滑轮的重力为180N；(3)人拉起货物时的机械效率为80%。9 如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦。水平拉力F 作用下将重为动，已知绳子自由端速度为0.3m / s ，物体 A 受到的摩擦力f0.1G30N 的物体，水平拉力A 匀速拉F 为_ N ，在2s内物体移动的距离为_ m。【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f0.1G0.130N3N不计绳重及摩擦，则水平拉力：F11f3N 1Nn32 物体的速度：v物1 v绳10.
12、3m / s0.1m/ sn3s由 v得，在 2s 内物体移动的距离ts物v物t0.1m/s2s0.2m故 2s 内物体移动的距离为0.2m 。10 如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中，甲、乙两图的拉力及机械效率的关系正确的是（）A F12【答案】 BB F1F2， 1F2， 1=2【解析】【分析】【详解】由图可知，图甲中绳子承担重物的段数为3，图乙中绳子承担重物的段数为2 ，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力和绳重忽略不计，则它们绳子末端的拉力各自为F11G动1G动G物G物n3F11 G物G动1 G物G动n2所以F1F F12
13、3123C F F FD F F F321231【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：F1F2F3故 选 C20 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
14、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。(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】7500N 50%【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
15、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 PW得到拉力。t(3)根据 Gmg 和 W有Gh 求出有用功，再根据= W有100% 求出该滑轮组的机械效W总率。【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snh420m80m把“潜龙三号”提升20m 拉力做的功WPt10103 W60s6105 J钢丝绳的拉力W6 105 JF7500Ns80m(3)3 “潜龙三号”的重力Gmg1.5 103 kg10N/kg1.5 10 4 N有用功W有Gh1.5 104 N20m3 105 J滑轮组的机械效率W有3105J 100% 50%100%W6105 J