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初中物理2021年初周练知识点——滑轮和滑轮组训练题(一)【含详解】
初中物理2021年初周练知识点——滑轮和滑轮组训练题(一)【含详解】
初中
整体难度:偏难
2021-01-20
题号
一
二
三
四
五
评分
一、选择题 (共50题)
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1.

如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦).下列判断正确的是(  )

A.两滑轮组绳端移动的距离相等           B.甲滑轮组的有用功比乙的少

C.甲滑轮组的总功率比乙的小             D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

D

【详解】

A.两个物体提升相同的高度h时,甲滑轮组动滑轮上有三段绳子,所以F甲自由端移动的距离为3h,乙滑轮组动滑轮上有两段绳子,所以F乙自由端移动的距离为2h,故A错误.

B.根据公式W有=Gh,由于两物体升高相同的高度,但是GA>GB,所以W有甲>W有乙,故B错误;

C.W有甲>W有乙,η甲<η乙,结合知,W总甲>W总乙,时间又相等,由P=知,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误;

D.根据,得=1+,因为η甲<η乙,所以,又因为W有甲W有乙,所以,再根据得,,故D正确。

故选D。

2.

下图为“测滑轮组机械效率”的实验.在弹簧测力计拉力作用下,重6N的物体2s内匀速上升0.1m,弹簧测力计示数如图示(不计绳重与摩擦).下列说法错误的是(    )

A.弹簧测力计的拉力是2.4N

B.物体上升的速度为0.05m/s

C.弹簧测力计拉力的功率为0.12W

D.滑轮组的机械效率约83.3%

难度:
知识点:滑轮
使用次数:246
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【答案】

C

【解析】

分析:由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n,拉力端移动的距离,利用求拉力做的总功,再利用求功率;已知物体的重力和上升高度,利用求有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比.

解答:由图可知,弹簧测力计的拉力是2.4N ,故A正确;物体2s内匀速上升0.1m,物体上升的速度为,故B正确;n=3,拉力端端移动距离,拉力做的总功为:;拉力的功率为:,故C错误;拉力做的有用功为:;滑轮组机械效率为:.故D正确;

故答案为C

【点睛】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算,根据题图确定n的大小(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是本题的突破口,灵活选用公式计算是关键.

3.

如图所示,不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦,三个弹簧测力计拉力FA、FB、Fc三者的关系正确的是

A.FA:FB:Fc=3:2:1                   B.FA:FB:Fc=1:2:3

C.FA:FB:Fc=6:3:2                   D.FA:FB:Fc=2:3:6

难度:
知识点:滑轮
使用次数:265
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【答案】

B

【分析】

根据动滑轮的使用特点,判断力的大小.

【详解】

根据每段绳子承担的力的情况,分析三个弹簧测力计拉力FA、FB、Fc三者的关系,如下图:

设每段绳子承担F的力,FC承担3段绳子的拉力,FC=3F;FB承担2段绳子的拉力;FB=2F;FA承担一段绳子的拉力,FA=F.

故FA:FB:FC=F:2F:3F=1:2:3,故B正确,ACD错误.

故选B.

【点睛】

本题考查动滑轮的使用情况,是一道基础题.

4.

质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼.已知工人在1min内将货物匀速提高6m,作用在钢绳的拉力为400N,滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示(机械中摩擦和绳重均不计).下列说法正确的是

A.作用在钢绳上的拉力的功率为400W

B.动滑轮的重力为200N

C.人对绳子的最大拉力为1000N

D.该滑轮组的最大机械效率为83.3%

难度:
知识点:滑轮
使用次数:235
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【答案】

B

【分析】

(1)由图可知,n=3,则绳端移动的距离 ,利用 求拉力做的功,再利用求拉力的功率;

(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,利用求拉力;因机械中摩擦力及绳重忽略不计,拉力,据此求动滑轮重力;

(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力等于工人的重力;

(4)利用求提升的最大物重,滑轮组的最大机械效率

 .

【详解】

(1)由图可知,n=3,则绳端移动的距离: ,

拉力做的功:,

拉力的功率:,故A错;

(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,

根据可得:拉力,

因机械中摩擦力及绳重忽略不计,则,

所以, ,故B正确;

(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力: ,故C错;

(4)由可得,提升的最大物重: ,

机械中摩擦和绳重均不计,则滑轮组的最大机械效率:,故D错.

故选B.

5.

如图所示,用20N的水平拉力F拉滑轮,可以使重15N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,物体B重8N,弹簧测力计的示数为3N且保持不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦,则下列说法中正确的是(  )

A.地面受到的摩擦力为10N

B.滑轮移动的速度为0.4m/s

C.在2s内绳子对物体A所做的功为4J

D.水平拉力F 的功率为4W

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【详解】

如图滑轮为一只动滑轮,拉力F与右侧两段绳子的拉力相等,F移动的距离是物体A移动距离的一半

B.物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,则拉力F移动的速度为物体A移动速度的一半即

故B错误;

A.拉力F与右侧两段绳子的拉力相等,物体A受到绳子拉力、B的摩擦力、地面的摩擦力三个力的作用,三力为平衡力,即

所以物体A受到地面的摩擦力为

故A错误;

C. 在2s内绳子对物体A所做的功为

故C正确;

D. 水平拉力F 的功率为

故D错误;

故选C。

6.

如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是

A.甲更省力,甲机械效率大

B.乙更省力,机械效率一样大

C.乙更省力,乙机械效率大

D.甲更省力,机械效率一样大

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【详解】

由图可知,作用在乙上绳子的股数是3,更省力些;用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦,只克服动滑轮重做额外功,若每个滑轮质量相同, 则提升相同高度时,甲乙所做的有用功和额外功均相同,故机械效率一样大.故本题正确选项是B.

7.

用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计.则

A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙

B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙

C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙

D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙

难度:
知识点:滑轮
使用次数:118
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【答案】

D

【详解】

由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,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,则手的拉力:F甲>F乙;两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;

所以选D.

8.

如图所示,用力F把重为400N的物体在10s内匀速提升2m,其中动滑轮重为100N,不计绳重和摩擦,则  

A.绳子的拉力为200N

B.滑轮组的机械效率为

C.拉力的功率为80W

D.绳子自由端移动的速度为

难度:
知识点:机械效率
使用次数:202
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【答案】

B

【详解】

A.由图知,,不计绳重和摩擦,绳子的拉力

故A错误;

B.有用功

绳子自由端移动的距离

拉力做功

滑轮组的机械效率

故B正确;

C.拉力做功的功率

故C错误;

D.由前面解答可知,绳子自由端移动的距离,绳子自由端移动速度

故D错误。

故选B。

【点睛】

涉及机械效率的问题时,关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪,特别要清楚额外功是对谁做的功,弄清楚这些功后,求效率和功率就显得简单了。

9.

如图,质量分别为m1、m2、m3(m1>m2)的物体通过轻绳和弹簧连接起来,三个物体均处于静止状态.不计弹簧自重、绳重和摩擦,关于此装置的说法错误的是(  )

A.绳子对m2的拉力大小为m2g

B.绳子对m1的拉力大小为m1g

C.弹簧中拉力大小为(m1-m2)g

D.地面对m3的支持力大小为(m2+m3-m1)g

难度:
知识点:二力平衡
使用次数:209
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【答案】

A

【解析】

分析:分别对质量为m1、m2、m3的物体进行受力分析,然后对照各选项逐一进行判断即可.

解答:如图所示:

A、根据定滑轮工作特点可知,绳子对甲物体的拉力等于物体乙对绳子的拉力,等于乙物体的重力,所以,绳子对甲物体的拉力大小为m1g,故A错误;

B、对乙物体进行受力分析可知,此时乙物体的重力与绳子对乙物体的拉力是一对平衡力,所以,绳子对乙物体的拉力大小为m1g.故B正确;

C、弹簧中拉力为乙物体与甲物体的重力之差,即(m1-m2)g,故C正确;

D、对丙物体进行受力分析可知,物体丙受到地面的支持力、甲物体的压力(等于重力)、乙物体的拉力(等于重力)三个力的作用,地面对丙物体的支持力大小为(m2+m3-m1)g.故D正确.

故选A.

【点睛】此题考查定滑轮及其工作特点、力与运动的关系,关键是对各个物体进行正确的受力分析,有一定难度!

10.

建筑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正确的是(  )

A.绳子自由端沿水平方向移动了6 m

B.物体受到的拉力为750N

C.拉力F的功率为750W

D.滑轮组的机械效率为80%

难度:
知识点:滑轮
使用次数:286
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【答案】

D

【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s=nsA=2×2m=4m,故A错误;

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FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N,故B错误;

C.拉力F做的功W总=Fs=375N×4m=1500J,则拉力F的功率P===375W,故C错误;

D.有用功W有=FAsA=600N×2m=1200J,则滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%,故D正确;

11.

如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙.若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是(  )

A.F甲<F乙、P甲=P乙、η甲<η乙

B.F甲>F乙、P甲>P乙、η甲<η乙

C.F甲>F乙、P甲=P乙、η甲=η乙

D.F甲<F乙、P甲<P乙、η甲=η乙

难度:
知识点:滑轮
使用次数:252
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【答案】

C

【解析】

由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同;

甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F甲=2G;

乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即F乙=G,故F甲>F乙,AD错误;

同一物体上升的高度相同,由W=Gh知,两次做的功相同;

根据知,做功相同,时间相同,则P甲=P乙;

不计摩擦、动滑轮重和绳重时,不做额外功,即有用功等于总功,机械效率都为100%,即η甲 = η乙。故C正确,B错误。

12.

如图所示,用24N的水平拉力F拉滑轮,可以使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动.物体B重10N,弹簧测力计的示数为5N且不变.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦,则下列说法中正确是

A.地面受到的摩擦力为12N               B.滑轮移动的速度为0.4m/s

C.水平拉力F的功率为4.8W              D.在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J

难度:
知识点:滑轮
使用次数:124
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【答案】

D

【解析】

A、物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力加上B的摩擦力,B对A的摩擦力等于弹簧测力计的示数,据此求地面受到的摩擦力;

B、滑轮为动滑轮,滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一;

C、利用P=Fv求拉力做功功率;

D、利用速度公式求物体A在2s移动的距离,利用W=F左s求做功大小。

【详解】

A、图中使用的是动滑轮,拉力F=2F左,物体A受到向左的拉力:

,而fB=F示=5N,

物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上B的摩擦力fB,即F左=f地+fB,

所以地面受到的摩擦力:f地=F左-fB=12N-5N=7N,故A错;

B、滑轮移动的速度,故B错;

C、拉力做功功率P=Fv轮=24N×0.1m/s=2.4W,故C错;

D、拉力F移动距离s=vt=0.2m/s×2s=0.4m,对A做功:W=F左s=12N×0.4m=4.8J,故D正确。

故选:D。

13.

某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是

A.力F1和F2做功的功率相同

B.力F1和F2做的总功相同

C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大

D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高

难度:
知识点:滑轮
使用次数:174
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【答案】

D

【分析】

①使用滑轮组时,手拉绳子自由端做的功是总功;总功与所用时间之比是拉力做功的功率;②根据已知条件判断省力情况;利用公式η=比较滑轮组机械效率.

【详解】

由图知,甲滑轮组中n=3,乙滑轮组中n=4. AB、若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为:s甲=3h,s乙=4h;甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总=F1•3h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2•4h,已知F1=F2,所以W甲总<W乙总,故B错误;已知时间相同,由公式P=知,P甲总<P乙总.故A错误;C、已知F1=F2,所以省力情况相同,故C错误;D.甲、乙两滑轮组提升的物重G相同,提升高度相同,故有用功相同,甲滑轮组中有1个动滑轮,乙滑轮组中有2个动滑轮,不计绳重及摩擦时,对动滑轮做的功为额外功,所以乙滑轮组做的额外功多,据η=可知,η甲>η乙,故 D正确.故选D.

14.

在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式,所用动力最小的是(不计机械自重、绳重和摩擦)(  )

A.    B.    C.    D.

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

D

【解析】不计机械自重绳重和摩擦,即在理想状况下:A. 图示是一个定滑轮拉力F1=G;B. 根据勾股定理知h==3m,图中为斜面,F2×5m=G×3m,得到F2=0.6G;C. 如图所示,由图可知,由杠杆平衡条件可得:F3×L2=G×LG,拉力F3=G×G=0.4G;D. 由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,拉力F4=G;因此最小拉力是F4;故选:D。

点睛:由图示滑轮组,确定滑轮组的种类,根据滑轮组公式求出拉力F1、F4;由勾股定理求出斜面的高,根据斜面公式求出拉力F2的大小;由图示杠杆求出动力臂与阻力臂的关系,然后由杠杆平衡条件求出拉力F3;最后比较各力大小,确定哪个拉力最小。

15.

关于定滑轮、动滑轮,以下说法不正确的是

A.使用定滑轮虽然不省力,但可以改变力的方向

B.定滑轮实质是等臂杠杆,而动滑轮实质是不等臂杠杆

C.又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的

D.使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,只能省一半力

难度:
知识点:功
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【答案】

D

【解析】

关键了解动滑轮和定滑轮以及滑轮组的工作特点,对各个选项逐一分析。

【详解】

动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,定滑轮是等臂杠杆,使用定滑轮虽然不省力,但可以改变力的方向,故A、B正确,

使用任何机械都不省功,所以说又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的,故C正确。

使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,动滑轮上最多可以有3段绳子,也可以说拉力是物体重力的,故D错误。

故选:D。

16.

工人用如图所示的装置运送砂石.下列说法正确的是(   )

A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小

B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆

C.绳子自由端下拉1m,桶上升2m

D.质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【详解】

A.由定滑轮的特点知,定滑轮可以改变力的方向,不能改变力的大小,故A错误;

B.动滑轮的实质相当于一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆,所以是相当于一个省力杠杆,故B正确;

C.图中由两段绳子承重,绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍,所以绳子自由端下拉1m,桶上升0.5m,故C错误;

D.工人重约G=mg=65kg×10N/kg=650N,由于是两根绳子承担着物重,所以人最多能拉起650N×2=1300N的物体,而砂石重约G’=m’g=150kg×10N/kg=1500N,故D错误.

17.

如图,用此滑轮组在大小为15N的拉力作用下将重力为50N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(  )

A.绳子自由端移动的速度为0.25m/s

B.拉力F所做的功为7.5J

C.滑轮组的机械效率为83.3%

D.上升过程中物体的动能转化为重力势能

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

C

【详解】

A.由图可知,n=4,则绳端移动的距离

s=nh=4×0.1m=0.4m

绳子自由端移动的速度

故A不正确;

B.有用功

W有=Gh=50N×0.1m=5J

拉力F所做的总功

W总=Fs=15N×0.4m=6J

故B不正确;

C.滑轮组的机械效率

故C正确;

D.物体匀速上升过程中,质量和速度不变,动能不变,高度升高,重力势能增大,则不是动能转化为重力势能,故D不正确。

故选C。

18.

如图用同一滑轮,沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1、F2、F3,下列关系中正确的是

A.F1>F2>F3

B.F1<F2<F3

C.F2>F1>F3

D.F2<F1<F3

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

D

【详解】

第一个图中滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,

所以根据二力平衡,此时拉力F1=f;

第二个图中滑轮为动滑轮,因为动滑轮可省一半的力,

所以根据二力平衡,此时拉力F2=f;

第三个图中滑轮为动滑轮,由二力平衡可知此时的拉力等于两股绳子向右的拉力,即F3=2f;

由此可得F2< F1< F3.

故D正确.

19.

为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度,设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的数值向下的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是

A.0s~1s内,地面对物体的支持力是70N

B.1s~2s内,拉力F做的功是62.5J

C.2s~3s内,滑轮组的机械效率是83.3%

D.2s~3s内,拉力F的功率是100W

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【解析】

由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h。

(1)已知滑轮组绳子的段数n和拉力F,物体静止,设滑轮组对物体的拉力F′,其关系为;地面对物体的支持力等于物体对地面的压力,等于物体的重力G减去滑轮组对物体的拉力F′;

(2)由F-t图象得出在1~2s内的拉力F,由h-t图象得出重物上升的高度,求出拉力F的作用点下降的距离,利用求此时拉力做功。

(3)知道拉力F和物重G大小,以及S与h的关系,利用效率求滑轮组的机械效率;

(4)由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,由v-t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用求拉力做功功率。

【详解】

A、结合乙、丙、丁图可知,当拉力等于40N时,物体匀速上升,根据得,动滑轮的重为:;

由图乙可知,在0~1s内,拉力,处于静止状态,受力平衡,地面对重物的支持力为,,故A错误;

B、在1~2s内,拉力,重物上升高度,拉力F的作用点下降的距离,拉力做的功:,故B错误;

C、2~3s内,重物做匀速运动,滑轮组的机械效率:,故C正确;

D、由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,,拉力,因为承担物重的绳子股数为:,所以拉力F的作用点下降的速度,

则拉力做功功率:,故D错误。

故选:C。

20.

如图所示,用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A,使物体A沿水平方向移动了一段距离s,在此过程中拉力F做的功为(   )

A.Fs               B.Gs               C.2Fs              D.(G+F)s

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【详解】

由题知:拉力为F,绳子自由端移动距离是2s,由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。

故选C。

21.

某人用100N的力提起了350N的重物,那么他可能使用了

A.一个定滑轮                B.一个动滑轮          

C.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组   D.一个杠杆

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

D

【详解】

某人用100N的力提起了350N的重物,如果使用滑轮,需要至少4端绳子承担物重,即至少是两个动滑轮和一个定滑轮.使用杠杆时,只需要动力臂是阻力臂的3.5倍即可.ABC均不符合题意,D符合题意。

故选D.

22.

如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60N,G2=38N,甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止.则每个动滑轮的重力为(  )

A.3N               B.6N               C.11N              D.22N

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【分析】

分析可知滑轮组承担物重的绳子股数n,不计绳重和摩擦力,拉力F=(G+G轮),因为拉力相同,据此列方程求动滑轮的重力.

【详解】

由图知,承担物重的绳子股数分别为:n1=3,n2=2,滑轮的重力相等,设动滑轮的重力为G轮,不计绳重和摩擦力,则拉力分别为:F1=(G1+G轮),F2=(G2+G轮),

由题知F1=F2,所以(G1+G轮)=(G2+G轮),即:(60N+G轮 )=(38N+G轮),

解答动滑轮的重力:G轮=6N.

故选B.

23.

用下列简单机械,使重量同为G的物体都处于静止状态,其中用力最大的是(均不计摩擦)

A.                    B.

C.                           D.

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

B

【详解】

A图中由杠杆平衡条件知道,动力臂大于阻力臂,所以 F1<G;B图中由杠杆平衡条件知道,动力臂小于阻力臂,所以F2>G;C图中使用的是定滑轮,不省力,所以F3 =G;D图中使用的是动滑轮,省一半力,所以F4 =G;综上所述,用力最大的是B.

24.

如图所示,重为100 N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动,已知滑轮组机械效率为80%,物体A运动的速度为0.5 m/s,下列分析计算正确的是

A.拉力F做功的功率为2.5 W

B.物体受到的摩擦力为15 N

C.在10 s内机械所做的有用功为500 J

D.在10 s内机械所做的有用功为60 J

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

D

【详解】

(1)由图示可以知道,滑轮组承重绳子的有效股数:n=3,克服摩擦力做的功为有用功, 由 ,

可得, ,所以B选项是错误的;

(2)在10s内机械所做的有用功 ,故C错误,D正确;

(3)拉力的功率 ,故A错误.

所以D选项是正确的.

点睛

(1)根据效率公式求出摩擦力;

(2)由功的计算公式求出有用功.

(3)由功率公式求出拉力的功率.

25.

如图所示两个物体A和B,质量分别为M和m(已知M>m),用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止在水平地面上.若滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计,则(  )

A.天花板对滑轮的拉力大小为(M+m)g

B.绳子对物体A的拉力为(M-m)g

C.地面对物体A的支持力为Mg

D.绳子对天花板的拉力为2mg

难度:
知识点:二力平衡
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【答案】

D

【解析】

B.由图可知该滑轮为定滑轮,因物体B静止,则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力mg,所以绳子对物体A的拉力为mg,故B错误;

A.滑轮与转轴之间的摩擦不计且滑轮质量不计,该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力,所以由力的平衡条件可知,天花板对滑轮的拉力大小为2mg,故A错误;

D.根据相互作用力可知,滑轮对天花板的拉力大小也为2mg,即绳子对天花板的拉力为2mg,故D正确;

C.物体A受三个力的共同作用,向下的重力、绳子向上的拉力F=mg和地面对物体A向上的支持力N;由于物体A处于静止状态,所以物体A所受的三个力的合力为0,即

所以,地面对物体A的支持力的大小为

故C错误。

故选D。

26.

如图甲所示是建筑工地常用的塔式起重机示意图,水平吊臂是可绕点O转动的杠杆,为了左右两边吊臂在未起吊物体时平衡,在左边吊臂安装了重力合适的配重物体C,假设这时起重机装置在水平位置平衡(相当于杠杆平衡实验中调节平衡螺母使杠杆水平平衡),由于起吊物体时配重物体C不能移动,且被起吊物体重力各不相同,起重机装置将会失去平衡容易倾倒,造成安全事故,某科技小组受杠杆平衡实验的启发,为起重机装置增设了一个可移动的配重物体D,如图乙所示.不起吊物体时,配重物体D靠近支点O;起吊物体时,将配重物体D向左移动适当距离,使起重机装置重新平衡,现用该装置起吊重为5×103N,底面积为0.01m2的物体A,已知D的质量为900kg,OB长18m;当配重物体D移动到距支点6m的E点时,B端绳子对A的拉力为T,A对地面的压强为p;若再让配重D以速度v向左运动,25秒后,甲对地面的压力恰好为零;起吊过程中,物体A在10s内匀速上升了10m,B端绳子的拉力T′做功功率为P.(g=10N/kg)下列相关计算正确的是

A.P等于5kW                            B.v等于

C.p等于                       D.T等于

难度:
知识点:压强
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【答案】

A

【详解】

由重力公式

G=mg

可求,配重D的重力为

GD=mg=900kg×10N/kg=9×103N.

第一个状态当配重物体移动到E点时,

根据杠杆的平衡条件

F1l1=F2l2

可得,

GD•OE=T•OB,

求得

 

由于物体在水平地面上静止,所以由受力分析可知,

GA=N+T,

代数求得

N=5×103N-3×103N=2×103N,

因为A对地面的压力F与地面对A的支持力N是一对相互作用力,所以

F=N=2×103N,

由压强定义式

 

求得,

 

第二个状态为配重物体移动到甲对地面的压力恰好为零的位置E'点时,

由于甲对地面的压力恰好为零,所以拉力

T'=GA=5×103N,

根据杠杆的平衡条件

F1l1=F2l2

可得,

GD•OE'=T'′OB,

代数求得

 

则配重移动的距离

s=OE'-OE=10m-6m=4m,

则由速度公式

 

可求,

 

第三个状态为匀速起吊过程,

由功率公式

和功的定义式

W=Fs可得,功率

 

代数得

 

根据以上分析可得

A.P等于5kW符合题意;

B.v等于不符合题意;

C.p等于不符合题意;

D.T等于不符合题意.

27.

如图所示,滑轮下挂重400N的物体,滑轮重20N,绳和杠杆都是轻质的,要在图示位置使杠杆平衡,在杠杆的A点所加的竖直方向上的力F应是(杠杆上的标度间距相等)

A.210N             B.70N              C.140N             D.280N

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

D

【解析】

试题分析:提升物体需要的拉力:

∵力的作用是相互的,

∴杠杆左端受到的拉力:,

∵杠杆平衡(杠杆左端为B点),OA:OB=3:4,

∴F′×OB=F×OA,

.

故选D.

考点:杠杆的平衡条件;力作用的相互性;动滑轮及其工作特点.

点评:本题综合考查了动滑轮的工作特点、杠杆的平衡条件、力的作用是相互的,考虑到动滑轮重求对杠杆的拉力是本题的关键.

28.

用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力,将相同的物体匀速提升相同的高度.若不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是(  )

A.F1大于F2

B.F1和F2做的功一定相等

C.甲、乙的机械效率不相等

D.绳子自由端移动的距离不相等,物体运动时间可能相等

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【详解】

A.不计绳重及摩擦,因为拉力:

F=(G物+G轮)/n,n1=2,n2=3,

所以绳子受的拉力:

F1 =(G物+G轮)/2,F2=(G物+G轮)/3,

所以

F1 >F2,

故A正确;

B.不计绳重及摩擦,拉力做的功:

W1 =F1s1=(G物+G轮)/2×2h=(G物+G轮)h

W2=F2s2=(G物+G轮)/3×3h=(G物+G轮)h

所以

W1=W2,

故B正确.

C.因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,

W额=G轮h,W有用=G物h,

所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,因为

η=W有用/W总,

所以滑轮组的机械效率相同,故C错误;

D.因为绳子自由端移动的距离

s=nh,n1=2,n2=3,

提升物体的高度h相同,所以

s1 =2h,s2 =3h,

所以

s1≠s2,

故D正确;

29.

下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦),其中所需动力最小的是( )

A.           B.

C.                          D.

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

D

【详解】

在A的斜面中,存在F1×4m=G×2m,故F1=;在B的滑轮组中,n=3,故F2=;在C的定滑轮中,不省力,故F3=G;在D的杠杆中,存在F4×4l=G×l,故F4=;可见所需动力最小的是D.

30.

如图所示,滑轮组将重50N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了lm,拉力F大小为10N,滑轮组的机械效率为,下列说法中正确的是(    )

A.拉力F做功的功率为2W

B.2s内绳子自由端移动的距离为0.4m

C.滑轮组做的有用功为50J

D.物体A受到水平地面的摩擦力为16N

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

D

【详解】

A.如图可知,有两段绳子拉着动滑轮,所以拉力做的功:

;

由可得做功时间为:

;

拉力的功率:

,

故A错误;

B.2s内物体移动距离,

,

自由端移动的距离:

,

故B错误;

C.由公式得,

,

故C错误;

D.根据

得,

,

,

故D正确.

【点睛】

涉及机械效率的问题时,关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪,特别要清楚额外功是对谁做的功,弄清楚这些功后,效率和功率问题显得简单了.

31.

如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动5m,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,拉力F做的功为

A.50J    B.25J    C.100J    D.200J

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【解析】

如图所示,是动滑轮的特殊用法,拉力是A与地面摩擦力的2倍,

故;

物体A在水平方向上匀速移动5m,

则拉力移动的距离:,

拉力F做的功:.

故选B.

32.

如图所示,重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中下列说法正确的是(  )

A.绳子自由端移动的距离为2m

B.物体与地面间的滑动摩擦力为48N

C.拉力F的功率为4W

D.有用功为120J

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【详解】

A.由图知n=3,则绳子自由端移动的距离

s绳=3s物=3v物t=3×0.2m/s×10s=6m

故A错;
B
. 因为

所以物体与地面间的滑动摩擦力

故B正确;
C
.拉力做的功为

W总=Fs绳=20N×6m=120J

拉力做功的功率

故C错误;
D
.有用功

W有=fs物=fv物t=48N×0.2m/s×10s=96J

故D错。
故选B。

33.

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F1、F2、F3、F4的大小关系是

 

A.F2<F3=F4<F1

B.F2<F4<F1<F3

C.F4=F2<F1<F3

D.F4<F2<F3<F1

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

B

【详解】

F1:根据杠杆的平衡条件,动力臂等于阻力臂,则动力等于阻力,即F1=G;

F2:根据滑轮组的图像知,n=3,则F2=G, 

F3:此滑轮为费力动滑轮,分析知F3=2G,

 F4:根据功的原理得,F4s=Gh, 则F4=G=G,

故F2<F4<F1<F3,

故B正确.

34.

某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物,所用的拉力分别为F1和F2,机械效率分别为η1和η2,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(  )

A.F1>F2,η1=η2   B.F1<F2,η1=η2    C.F1<F2,η1>η2  D.F1>F2,η1<η2

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

A

【详解】

不计绳重及摩擦,则拉力F=(G物+G动),由图可知n1=2,n2=3,则绳子受的拉力:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),故F1>F2;动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G动h,W有用=G物h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,则由η=可知,滑轮组的机械效率相同,即η1=η2,故应选A.

35.

用如图所示的滑轮组拉动物体A,使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s.已知物体A重500N,物体A受到的摩擦力为120N,拉力F的功率为30W.下列说法正确的是(  )

A.绳子自由端移动的距离为2m

B.拉力F的大小为40N

C.滑轮组的机械效率为80%

D.滑轮组对物体A所做的功为1000J

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【详解】

A.由图知,n=3,绳子自由端移动的速度:

v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s,

则绳子自由端移动的距离:

s绳=v绳t=0.6m/s×10s=6m,

故A错误;

B.由P=Fv可得,拉力:

 ,

故B错误;

CD.物体移动的距离:

s=vt=0.2m/s×10s=2m,

有用功(滑轮组对物体A所做的功):

W有用=fs=120N×2m=240J,

总功:

W总=Fs′=50N×6m=300J,

滑轮组的机械效率:

 

故C正确,D错误.

36.

如图,G1=30N,台秤示数18N,不计一切摩擦和滑轮的重,物体G2重(   ) 

A.12N    B.18N    C.28N    D.33N

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

D

【解析】分析:图中使用滑轮组n=2,不计一切摩擦和滑轮的重,物体G2对滑轮组的拉力;而台秤示数为物体G2对台秤的压力,物体G2对台秤的压力等于物体G2的重力减去拉力F,据此求其重力。

解答:图中是一定一动的滑轮组,n=2,不计一切摩擦和滑轮的重,物体G2对滑轮组的拉力,台秤示数,物体G2对台秤的压力F压=18N,因为物体G2对台秤的压力等于物体G2的重力减去拉力F,即,所以。

故选:D。

【点睛】本题考查了使用滑轮组拉力的计算,由平衡条件得出物体G2受到的重力、拉力和压力的关系是本题的关键。

37.

如图,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中

A.绳子自由端被拉下3m                  B.做的有用功是800J

C.拉力F的功率是80W                   D.滑轮组的机械效率是60%

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

B

【详解】

有用功是采用任何方法都必须做的功,是我们想要达到的目的,

有用功是W有=800N×1m=800J,

拉力F的功率是P=W/t=(500N×2m)/10s=100W,

重物由二根绳承担,移动距离是2m, 滑轮组的机械效率是,η=W有/W总=800J/1000J=80%.选项B正确

38.

如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动.运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N.动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,).则下列计算结果中正确的是

A.人对地面的压力为400N

B.绳子自由端受到的拉力大小是100N

C.人对地面的压力为250N

D.绳子自由端运动速度是0.06m/s

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

A

【解析】

由图知,n=2,所以拉力;

所以人对地面的压力;

绳子自由端运动速度;

【点睛】

本题中有用功应该是克服摩擦力做功,即拉力F满足.

39.

工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F1、F2始终沿竖直方向;图甲中BO=2AO,图乙中动滑轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是(    )

A.甲乙两种方式都省一半的力

B.甲方式F1由150N逐渐变大

C.乙方式F2的功率为3W

D.乙方式中滑轮组的机械效率约为83.3%

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

D

【解析】

A、在甲图中,已知OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即;

由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则;则乙不是省力一半,故A错误;

B、甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F1的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力F1的大小始终为150N不变,故B错误;

C、乙图中F2=120N,绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s,

则乙方式F2的功率为:,故C错误;

D、不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率为:

,故D正确;

故选D。

40.

人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是(    )

A.筷子可以省距离                       B.所有剪刀都一定省力

C.定滑轮可以省力                       D.撬棒越短一定越省力

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

A

【详解】

A.用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,是一个费力杠杆,但费力能省距离,故A正确;

B.剪铁皮用的剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;所以,剪刀有省力的,也有费力的,故B错误;

C.定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故C错误;

D.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;在其它条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒越短动力臂越小,相对来说越费力,故D错误。

故选A。

【点睛】

重点是杠杆的分类,即动力臂大于阻力臂时,为省力杠杆;动力臂小于阻力臂时,为费力杠杆,但省力杠杆费距离,费力杠杆省距离。

41.

在图示的装置中,已知重物牛,重物牛,在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下,使重物保持平衡的拉力应等于

A.牛           B.牛           C.牛          D.牛

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

A

【解析】

不考虑摩擦和动滑轮重力,图中三个滑轮都是定滑轮,由一股绳子缠绕而成,要使重物保持平衡,拉力F等于物重。

【详解】

由图可知,三个滑轮都是定滑轮,在不考虑摩擦和动滑轮重力,,要使重物G1保持平衡,F=G1=500N;

G2受到的拉力:2F=2×500N<G2=1200N,则重物G1、G2都处于静止状态。

故选:A。

42.

利用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为

A.70N              B.100N             C.105N             D.110N

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【解析】

由图知,n=2,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力: ,故C正确,ABD错误。

43.

如图,用5N的力F向下拉绳子,使物体在6s内匀速上升0.3m。这一过程中(   )

A.物体上升速度为0.1m/s

B.拉力所做的功为1.5J

C.拉力做功的功率为0.5W

D.物体的机械能守恒

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

C

【详解】

A.物体上升的速度为

v=s/t=0.3m/6s=0.05m/s

故A不符合题意;

B.拉力做的功为

W=Fs=5N×0.6m=3J

故B不符合题意;

C.拉力的功率为

P=W/t=3J/6s=0.5W

故C符合题意;

D.由于在工作过程中,高度升高,重力势能增大,动能不变,所以机械是增大的,故D不符合题意。

故选C。

【考点定位】

功和能

44.

如图所示,放在水平地面上的物体所受重力为,系着它的一根竖直轻绳绕过光滑滑轮,它的另一端受的拉力为,地面对物体的支持力为,则下面关于这三个力大小的关系正确的是

A.          B.          C.          D.

难度:
知识点:二力平衡
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【答案】

D

【分析】

定滑轮两端的绳子对它施加的向下和向上的的拉力相同;

物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,为平衡状态,受到的力为平衡力;据此分析.

【详解】

使用一个光滑的定滑轮,轻绳的另一端受的拉力为F,山野物体受到绳子施加的向上的拉力F.

因为处于静止状态,所以物体所受合力为零,则物体受到向上的拉力和支持力大小之和等于向下的重力的大小;即F+N=G;A、B、C错误,D正确.

故选D.

45.

如图所示,重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法正确的是(  )

A.绳子自由端移动的距离为3m            B.有用功为400J

C.拉力F的功率为9W                    D.物体与地面间的滑动摩擦力为72N

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

ACD

【详解】

由图知道,滑轮组绳子的有效段数是:n=3,所以绳子自由端移动的距离是:s绳=3s物=3v物t=3×0.1m/s×10s=3m,故A正确;

拉力做的功是:W总=Fs绳=30N×3m=90J,拉力做功的功率是:P=W总/t=90J/10s=9W,由于滑轮组的机械效率为80%,所以有用功是:W有=ηW总 =80%×90J=72J,故B错误, C正确;

有用功是:W有 =fs物 ,拉力做的总功是:W总=Fs绳,又因为η=W有/W总=fs物/Fs绳=fs物/Fns物=f/nF,所以物体与地面间的滑动摩擦力是:f=η×3F=80%×3×30N=72N,故D正确,故选ACD.

46.

如图所示。重为G的物体在拉力F的作用下,以v的速度匀速运动了s,已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一,不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是

A.使用该滑轮组一定省力

B.拉力的功率为2Fv

C.额外功为(2nF-G)s

D.滑轮组的机械效率为

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知识点:机械效率
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【答案】

BC

【解析】

A、由图可知,连接动滑轮绳子的股数n′=2,由于不计绳重、轮与轴间的摩擦,所以,绳端的拉力F=(f+G动),由于f与G动的大小关系未知,所以无法比较F与f的大小关系,则使用该滑轮组不一定省力,故A错误;

B、绳端移动的速度v绳=2v,则拉力的功率:P==Fv绳=2Fv,故B正确;

C、由题意可知,物体运动时受到的摩擦阻力f=G,克服摩擦阻力做的功为有用功,则:W有=fs=Gs,绳端移动的距离:s绳=2s,拉力F做的总功:W总=Fs绳=2Fs,则额外功:W额=W总-W有=2Fs-Gs=(2nF-G)s,故C正确;

D、滑轮组的机械效率:η=,故D错误。

47.

小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。第一次提升的重物A的重力为GA,加在绳子自由端的拉力为F1。重物上升的速度为v1,运动时间为t1;第二次提升的重物B的重力为GB,加在绳子自由端的拉力为F2。重物上升的速度为v2,运动时间为t2。已知F1:GA=5:8,GB:GA=3:2,v1:v2=2:1,t1:t2=2:3。动滑轮的重力不能忽略。不计绳重与摩擦的影响。下列对两个过程的分析中,正确的是

A.拉力之比为F1:F2=7:8

B.拉力的功率之比为P1:P2=10:7

C.机械效率之比η1:η2=14:15

D.额外功之比W1:W2=2:3

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知识点:滑轮
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【答案】

BC

【解析】

A.已知F1:GA=5:8,GB:GA=3:2,假设GA=8,则GB=12,F1=5。图中使用的滑轮组n=2,不计绳重与摩擦的影响,拉力;则动滑轮重G轮=2F1–GA=2×5–8=2,拉力,所以F1:F2=5:7,故A错;

B.拉力端移动的速度之比等于物体升高速度之比,拉力的功率之比:P1:P2=F1v1:F2v2=(5×2):(7×1)=10:7,故B正确;

C.不计绳重与摩擦的影响,滑轮组的机械效率,则,故C正确;

D.不计绳重与摩擦的影响,额外功W额=G轮h,h1:h2=v1t1:v2t2=2×2:1×3=4:3,额外功W1:W2=G轮h1:G轮h2=h1:h2=4:3,故D错。

故选BC。

48.

用如图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度。绳子竖直向下的拉力F随时间t变化关系如图乙所示,物体移动的速度v和物体上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列说法正确的是

A.0~1s内,地面对物体的支持力等于70N    B.1~2s内,拉力做的功等于150J

C.2~3s内,拉力做功的功率为360W    D.动滑轮重20N

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知识点:滑轮
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【答案】

CD

【解析】D. 由图可知,三段绳子拉着动滑轮,2-3s内,物体做匀速直线运动,受力平衡,根据可得,

动滑轮的重为:,故D正确;

A. 0~1s内,动滑轮向上的拉力为:

地面对物体的支持力等于:,故A错误;

B. 由图知,1~2s内物体升高了1.5m,拉力做的功为:

,故B错误;

C. 2~3s内,物体做匀速直线运动,拉力做功的功率为:

,故C正确;

故选CD。

点睛:关键是得出动滑轮的重,要能从图中获取有用信息,特别要清楚匀速运动时为平衡状态,所以应根据2~3s内的运动情况求动滑轮的重。

49.

如图甲所示的装置,每个滑轮的重力为10N,物体A的重力GA=100N,物体B的重力GB=40N,对A施加水平向右的拉力F=110N,使A以0.1m/s的速度匀速向右运动;撤去拉力F1,在A的右侧加挂一个与它相同的物体,如图乙所示,对B施加一个竖直向下的拉力F2,使A以0.2m/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计。则下列说法正确的是(    ) 

A.甲图中,A受到的摩擦力为110N

B.乙图中,F2的大小为45N

C.乙图中,P点处受到的拉力为145N

D.乙图中,F2做功的功率为2W

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知识点:滑轮
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【答案】

CD

【解析】

A.甲图中设滑轮组对A的拉力为F甲,如图。物体B重40N,动滑轮重10N,绳子段数n=2。根据滑轮组特点有:

GB=,

则F甲= nGB-G动=2×40N-10N=70N。

对A施加水平向右的拉力F=110N,使A以0.1m/s的速度匀速向右运动时,水平方向上A受到拉力F1、平面对A向左的摩擦力f、滑轮组对A的拉力F甲三个力作用。因A匀速运动,所以F1=f+F甲,则A受到的摩擦力为:

f甲=F1-F甲=110N-70N=40N。

故A错误;

B.因A对平面的压力不变,接触面粗糙程度不变,则A对平面的滑动摩擦力不变。所以乙图中在A的右侧加挂一个与A相同的物体后,它们受到平面的摩擦力为:

f乙=2f=2×40N=80N;

此时A向左匀速运动,则滑轮组对它们的拉力F乙(如图所示)等于平面对它们的摩擦力,即:

F乙= f乙=80N;

此时B物体下受到拉力F2,根据滑轮组特点,有:

GB+ F2=,

则:

F2=- GB=- 40N=5N;

故B错误;

C.乙图中,P点处承担GB、F2、两个滑轮重、F乙,所以P点受到的拉力为:

FP= GB+F2+2G动+F乙=40N+5N+2×10N+80N=145N;

故C正确;

D.乙图中,A速度为0.2m/s,根据滑轮组特点,则拉力F2移动的速度为:

v=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s,

则F2做功的功率为:

P= F2v=5N×0.4m/s=2W;

故D正确。

50.

如图所示,用滑轮组匀速提起1200N的重物,拉力大小为500N,物体向上移动的速度为1m/s,工人的质量为80kg,不计绳重和摩擦.下列说法正确的是(g=10N/kg)

A.此时拉力的功率为1200W

B.此时该滑轮组的机械效率为80%

C.当人提起另一个重物时,人对地面的压力恰好为零.此时被提升物体的重力为1920N

D.利用这个滑轮组来提升物体时,滑轮组的最大机械效率为87.5%

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

BD

【详解】

该滑轮组绳子股数为3,物体向上移动的速度为1m/s,则绳子移动的速度为3×1m/s=3m/s.

A.根据P=Fv可知,拉力的功率为:P拉=F拉v拉=500N×nv物=500N×3m/s=1500W,故A选项错误.;

B.滑轮组的机械效率:,故B选项正确;

C.人对绳子的最大拉力为其自身重力,Fmax=G人=m人g=80kg×10N/kg=800N,由,可求得 G动=300N 此时 G物’=nFmax-G物=3×800N-300N=2100N,故C选项错误;

D.当所提升重物最大时,滑轮组的机械效率最高,所以当物重2100N时,此时机械效率为:,故D选项正确;

二、计算题 (共27题)
添加该题型下试题
1.

某人用如图所示的滑轮组,在20s内将一个重为600N的物体,沿着水平地面匀速拉动了4m.拉力F做功为1440J,物体与地面的接触面积为0.4m2,物体移动时受地面的摩擦力为350N.不计绳重及机械的摩擦.试求:

(1)物体对地面的压强是多少?

(2)拉力F做功的功率是多少?

(3)拉力F的大小是多少?

(4)动滑轮的重力是多少?

难度:
知识点:压强
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【答案】

(1)1500Pa;(2)72W;(3)120N;(4)10N.

【解析】

 (1)物体对地面的压力:F=G=600N,物体对地面的压强:p==1500Pa;(2)拉力F做功的功率:P==72W;(3)由图可知,n=3,则绳端移动的距离:s绳=ns物=3×4m=12m,由W=Fs可得,拉力F的大小:F==120N;(4)因物体匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,所以,滑轮组对物体的拉力F拉=f=350N,不计绳重及机械的摩擦,由F=(G动+F拉)可得,动滑轮的重力:G动=nF−F拉=3×120N−350N=10N.

点睛:(1)物体对地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出物体对地面的压强;(2)知道拉力F做的功和做功时间,根据P=求出拉力F做功的功率;(3)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s绳=ns物求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出拉力F的大小;(4)物体匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,不计绳重及机械的摩擦,根据F=(G动+F拉)求出动滑轮的重力.

2.

如图所示,利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体.已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍,物体被匀速拉动的距离为1m.当物体质量为3kg时,滑轮组的机械效率为50%,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力.(g=10N/kg)求

(1)物体质量为3kg时,在水平面上受到的滑动摩擦力;

(2)动滑轮的重力;

(3)物体质量为12kg,以0.1m/s的速度匀速运动时,拉力F的功率.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)(2)(3)

【详解】

(1)由题意可知:,

(2)由图可知:动滑轮上连有三段绳子,故绳子末端在拉力F作用下移动的距离为物体在水平面上移动距离的三倍,故拉力做的总功为:

,由于物体匀速运动,所以其所受拉力与滑动摩擦力大小相等,有用功为

                           

由得:

(3)当物体质量为12kg时,物体的重力为:

在水平面上受到的滑动摩擦力:

拉力为:,绳末端移动的速度为物体移动速度的三倍,,故拉力的功率。

3.

如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图,某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s,工人拉力F的功率为90W,物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J,不计绳重.求:

(1)工人拉绳子的速度;

(2)滑轮组的机械效率;

(3)滑轮组中的动滑轮的重力.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)0.3m/s;(2)90%;(3)30N

【详解】

(1)由图可知,n=3,绳端移动的速度:v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s;

(2)根据P===Fv可得,工人的拉力:F===300N,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=90%;

(3)重物上升的高度:h=vt=0.1m/s×10s=1m,拉力做的有用功:W有用=Gh=810N×1m=810J,拉力做的总功:W总=Fs=Fnh=300N×3×1m=900J,提升动滑轮做的额外功:W轮=W总﹣W有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J,由W轮=G轮h可得,动滑轮的重:G轮===30N.

4.

质量为60kg的工人站在水平地面上,用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体,水池底面积为15m2,物体重2000N、体积为0.1m3,物体未露出水面前,此装置机械效率为80%.(不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦)g取10N/kg求:

(1)物体浸没在水中受到的浮力;

(2)动滑轮的重力;

(3)若工人双脚与地面的接触面积为500cm2,当他对地面的压强为2×103Pa时,池底受到水的压强的变化量。

难度:
知识点:压强
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【答案】

(1)1000N;(2)250N;(3)50Pa。

【解析】分析:(1)根据可求物体浸没在水中受到的浮力;

(2)不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦,根据,已知装置机械效率为80%,可求动滑轮重;

(3)已知工人的质量,可求工人的重力;已知工人对地面的压强,根据可求对地面的压力,根据可求绳子的拉力,根据可求出浮力的变化量,即可求排开液体的变化量,再根据求出液体深度的变化量,由可求池底受到水的压强的变化量,

解答:(1)物体浸没在水中受到的浮力:;

(2)不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦,装置机械效率;,解得:G动=250N;

(3)由图可知,n=4,工人的重力,,工人对地面的压力:,,此时绳子对人的拉力: ,此时物体在长方形水池受到的浮力:,,物体排开液体的体积:由′可得,,排开液体的变化量:;液体深度的变化量:

,池底受到水的压强的变化量:。

答:(1)物体浸没在水中受到的浮力是1000N;

(2)动滑轮的重力是250N;

(3)若工人双脚与地面的接触面积为500cm2,当他对地面的压强为2×103Pa时,池底受到水的压强的变化量是50Pa。

【点睛】本题为力学综合题,考查了压强、浮力、机械效率的计算,题目较难。

5.

如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3m,用时3s,工人的拉力为50N,工人质量为50kg.(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)

(1)求工人放绳的速度.

(2)求滑轮组的效率η1

(3)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知η1:η2=4:3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g=10N/kg).求当物体完全浸没水中后,工人对地面的压力.

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

(1)4m/s.(2)80%;(3)525N

【解析】

(1)根据题意知道,物体下降速度是:v=h/t=3m/3s=1m/s;

由图知道滑轮组的有效绳子段数是n=4,所以工人放绳的速度是:v绳 =4v物 =4×1m/s=4m/s;

(2)因为n=4,所以绳子运动距离是:s=4h=4×3m=12m;

工人放绳子的有用功是:W有用=Gh=160N×3m=480J;

放绳子的总功是:W总 =Fs=50N×12m=600J;

所以,滑轮组的效率是:η1 =W有用/W总×100%=480J/600J×100%=80%;

(3)物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F=(G动+G)/n知道,动滑轮重力是:G动=4F-G=4×50N-160N=40N;

又因为η1:η2 =4:3,所以物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率是:η2 =3η1/4 =3/4×80%=60%;

物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率是:η2 =W′有用/W′总=F拉物h/F拉物h+G动h=F拉物/F拉物+40N=60%,解得F拉物 =60N;

当完全入水后,动滑轮受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可知:4F绳=F拉物+G动,故人对绳子的拉力是:F绳=(F拉物 +G动)/4=(60N+40N)/4=25N,

此时人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,由于物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;而人的重力是:G人=m人 g=50kg×10N/kg=500N,人受到竖直向上的支持力是:F支 =G人 +F绳=500N+25N=525N,根据物体间力的作用是相互的知道,则人对地面的压力是525N.

点睛:本题考查的是速度、有用功、总功、机械效率公式的应用,滑轮组拉力的计算,解题的关键是需要知道动滑轮重力不变,是一道有难度的试题.

6.

如图甲所示。柱体A与B经细线绕过定滑轮(不计绳重及摩擦)相连,A放置于力敏电阻上,力敏电阻其电阻值随压力F的变化关系如表,电源电压恒为6V。逐渐向容器中注水至满,得到了电流表的示数与注水体积V之间的关系,如图乙所示。已知,柱形容器底面积为,高,求:

15

20

22

25

28

30

35

20

14

13

11

10

9

8

(1)水深时,水对容器底部的压强:

(2)定值电阻的阻值:

(3)若电流表的量程为,电压表的量程为,在注水过程中。为确保电路安全,求电路消耗的功率范围。

难度:
知识点:液体压强
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【答案】

(1)500Pa  (2)6Ω  (3) 1.8W~2.4W

【解析】

(1)水深时,根据液体压强公式可知水对容器底部的压强:

;    

(2)由电路图可知定值电阻R0与Rx串联,电源电压为6V,观察图乙可知,当注入水不到2500mL以前,电流表示数均为0.3A,此时水面未与B柱体接触,A、B两柱体由定滑轮连接,所以对A进行受力分析可知:F支=GA-GB=30N-10N=20N,因为力的作用时相互的,所以压敏电阻受到的压力就是A柱体受到的支持力,即为20N,读表可知当压力为20N时,压敏电阻Rx阻值为14Ω,根据欧姆定律可知此时电路的总电阻:,所以定值电阻R0=20Ω-14Ω=6Ω;

(3)当注入水超过2500mL时,随着水的逐渐注入,柱体B受到的浮力逐渐增大,B对绳子的拉力也逐渐变大,那么A对Rx的压力逐渐变小;当加入的水达到3500mL~4000mL时(容器内水加满),电流表示数不变,说明此时该阶段柱体B受到的浮力恒定不变,所以B处于漂浮状态,所以此时绳子受到B的拉力为0,柱体A对压敏电阻的压力即为A的重力30N,所以柱体A对压敏电阻的压力变化范围是:20N~30N, 读表可知Rx的变化范围是:14Ω~9Ω;所以最小和最大干路电流分别是:,;两端电压为:;;所以电压表电流表均未超出量程范围,电路处于安全状态,所以电路消耗的最小功率与最大功率为:,;即电功率变化范围是1.8W~2.4W.

7.

质量为60kg的李师傅在装修施工时,利用如图所示的滑轮组来提升装修材料.他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m,不计绳重及摩擦.求:

(1)动滑轮的重力;

(2)他施加拉力的功率

(3)他利用此滑轮组工作时的最大机械效率(保留一位小数)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)100N;(2)300W;(3)94.4%.

【解析】

(1)由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,  不计绳重及摩擦,由F 得,动滑轮的重力:

G动=nF﹣G=3200N﹣500N=100N.

(2)绳子自由端移动的距离:

s=nh=310m=30m,

李师傅施加拉力做的功:

W=Fs=200N30m=6000J,

则他施加拉力的功率:

P  =300W.

(3)李师傅的重力:

G人=mg=60kg10N/kg=600N,

人能提供的最大拉力等于自身重力,即

F′=G人=600N,

当人施加最大拉力时,提升的物重最大,滑轮组的机械效率最高,此时的最大物重:

G′=nF′G动=3600N100N=1700N,

则滑轮组的最大机械效率:

η100% 100%100% 100%94.4%.

8.

工人利用图所示的滑轮组在20s内将重400N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N;求:

(1)物体上升的速度和绳子自由端移动的速度.

(2)若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升,不计绳重和摩擦力,拉力应为多大?

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)0.1m/s  0.2m/s   (2)500N

【分析】

(1)知道物体上升的高度和时间,可利用公式v=计算物体上升的速度,从图可知,动滑轮和物体的重由2股绳子承担着,从而可以计算出绳子自由端移动的距离,再利用公式v=计算绳子自由端移动的速度.(2)由拉力和物体的重力,根据F=(G物+G动),计算出动滑轮的重力和拉力的大小.

【详解】

(1)∵t=20s,h=2m,

∴物体上升的速度为:v物====0.1m/s,

动滑轮和物体的重由2股绳子承担着,

则绳子自由端移动的距离为S=2h=2×2m=4m,

∴绳子自由端移动的速度为:v绳===0.2m/s.

 (2)当提起G1=400N的物体时,所用拉力为F1=250N,

由F=(G物+G动)可得:

动滑轮的重力为:G动=2F1−G1=2×250N−400N=100N,

当提起G2=900N的物体时,

所用拉力为F2=(G2+G动)=×(900N+100N)=500N,

9.

用如图所示滑轮组在15s内将重1000N的物体匀速提升了3m,人所用的拉力F为400N,不计绳重和摩擦力。求:

(1)动滑轮的重;

(2)绳子自由端拉力F的功率;

(3)滑轮组的机械效率;

(4)若用此滑轮组匀速吊起重为1300N的物体时,用该滑轮组将重物匀速提高相同的高度,该滑轮组的机械效率是多少?(结果保留一位小数)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1) 200 N;(2)240 W;(3)83.3%;(4)86.7%

【解析】

(1)由图可知,绳子的有效股数为3,根据求出动滑轮的重;

(2)根据求出绳子自由端的速度,利用求出拉力F的功率;

(3)根据滑轮组的机械效率 分别求出此时的机械效率;

(4)根据求出拉力,最后利用机械效率公式求出此时的效率。

【详解】

(1)动滑轮的重:;

(2)绳子自由端移动的速度:,绳子自由端拉力F的功率:

;

(3)滑轮组的机械效率:;

(4)绳子的拉力:,此时滑轮组的机械效率:。

答:(1)动滑轮的重为200N;

(2)绳子自由端拉力F的功率为240W;

(3)滑轮组的机械效率约为83.3%;

(4)该滑轮组的机械效率约为86.7%。

【点睛】

本题考查速度、功率、绳子拉力、动滑轮重力等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是求改变物体重力时滑轮组机械效率的计算。

10.

如图所示,用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动,滑轮组的机械效率为80%运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N,人对地面的压强为2×104Pa.(不计绳重、滑轮摩擦),地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上.已知人与地的接触面积为300cm2.求:

(1)拉力的功率;

(2)动滑轮的重力;

(3)人的重力.

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知识点:滑轮
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【答案】

(1)5W(2)50N(3)725N

【解析】

(1)因为物体A沿水平方向速度匀速运动,所以二力平衡滑轮组对物体的拉力等于摩擦力,分析图中的装置可知,摩擦阻力由2段绳子承担,且滑轮组的机械效率为80%,则 ,,绳子自由端移动的速度为 ,拉力的功率为 ;

(2)F=125N,则所用的总的拉力为125N×2=250N,动滑轮的重G轮=F总-f=250N-200N=50N;

(3)人拉绳时对地面的压力F=Ps=20000Pa×300×10-4m2=600N,人的重力G=600N+125N=725N.

11.

某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用80N的拉力F,10秒内把物体拉动的距离为2m.(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:

(1)动滑轮重力

(2)拉绳的速度.

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知识点:滑轮
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【答案】

(1)40N;(2)0.6m/s.

【分析】

(1)由于不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由计算动滑轮重;

(2)由计算物体的速度,由计算拉绳的速度即可.

【详解】

(1)在不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时,由图知道,承重的绳子股数是:n=3,

由知道,动滑轮的重力是:;

(2)由知道,物体的速度是:

所以,拉绳的速度是:

12.

小明用如图所示的滑轮组,在10s内将质量为60kg的物体A匀速提升了2m,绳子自由端所用的拉力为200N,不计绳重与摩擦(g=10N/kg),试求:

(1)滑轮组的机械效率;

(2)小明做功的功率;

(3)若提升100kg的物体到相同高度,该滑轮组的机械效率.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)75%(2)160W(3)83.3%

【详解】

(1)物体所受重力,

由图知n=4,拉力端移动距离: ,

总功: ,

有用功:,

滑轮组的机械效率:;

(2)小明做功的功率:;

(3)不计绳重和摩擦,绳端的拉力,

动滑轮重力:,

100kg的物体的重力: ,

不计绳重和摩擦,此时绳端的拉力:,

因为,

所以此时滑轮组的机械效率:.

答:(1)滑轮组的机械效率为75%;

(2)小明做功的功率为160W;

(3)若提升100kg的物体到相同高度,该滑轮组的机械效率为83.3%.

13.

如图甲所示,A、B为不同材料制成的底面积相同的实心长方体,浸没在圆柱形容器的水中,容器内部底面积是长方体下表面积的5倍。先后两次以同样的方式沿固定方向通过滑轮组缓慢匀速拉动绳子。第一次拉动时,容器下表面所受到水的压强和拉动时间的关系如图乙所描绘;第二次把物体重新放入水中再次拉动时,人施加的拉力和时间的关系如图丙所示,在第二次拉动过程中,某段绳子突然断裂。已知容器底面积为100cm2,A、B均浸没在水中匀速拉动滑轮组时其机械效率为80%,,,,取10N/kg。除了断裂的绳子,其他绳子都不会被拉断。滑轮与轴的摩擦、绳的形变等次要因素都忽略不计。求:

(1)物体A出水后液面下降了多少?

(2)人拉绳子的速度。

(3)第二次拉动时,被拉断的绳子承受的最大拉力是多少?

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)2cm;(2)0.03m/s;(3)31N。

【详解】

(1)根据乙图可知,如果A被拉出水面,容器底部所受压强将减少200Pa,则可计算液面下降高度:

;

(2)又因为水位下降体积和物体A的体积相同,则:

因为物体在出水的过程液面在下降,所以物体实际运动距离为8cm,从乙丙两图都可以得出物体A出水的时间为8s,所以物体A出水的速度为1cm/s,因为滑轮组,所以人拉绳子的速度为

;

(3)根据乙图可知,B物体出水所需时间为16s,为A出水时间的2倍,因为A、B横截面积相同,且人拉绳子的速度始终不变,所以物体B的高度,则:

当A、B浸没时所受到的浮力为:

此时滑轮组动滑轮进行受力分析如解图所示:

所以滑轮组的机械效率表达式为:

可求得

若缠绕滑轮的绳子断裂,则人施加的拉力会变为0,若动滑轮和A之间的绳子断裂,则人施加的拉力会变为,只有当之间的绳子断裂,人施加的拉力才会变为,所以,发生断裂的是之间的绳子,从图丙可以看出,断裂时物体B正处于出水过程中,且已经运动了12s,从图乙能够看出丙完全出水需要16s,也就是说物体B已经有出水了,还有在水下面,此时物体B所受浮力为:

所以绳子所受最大拉力

。

答:(1)物体A出水后液面下降了2cm;

(2)人拉绳子的速度为0.03m/s。

(3)第二次拉动时,被拉断的绳子承受的最大拉力是31N。

14.

小峰利用滑轮组将一个正方体金属块A从某溶液池内匀速提出液面,当金属块A浸没在液面下,上表面距液面的距离为h时开始计时,如图甲,计时后调整滑轮组绳端竖直向上拉力F的大小使金属块A始终以大小不变的速度匀速上升,提升过程中拉力F与金属块A向上运动时间关系如图乙。已知金属块A被提出液面后,滑轮组的机械效率为80%,h=0.25m,(假设溶液池足够大,金属块被提出液面前后液面高度不变,不计绳重及摩擦,)。求:

(1)金属块A的重力;

(2)动滑轮的总重;

(3)正方体A的体积;

(4)溶液的密度。

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

(1)48N(2)12N (3) 0.001m3 (4)1200kg/m3

【解析】

(1)金属块A提出液面后,读图可知,作用在绳子自由端上的拉力F=15N,该滑轮组由四段绳子承担总重,机械效率η=,金属块A的重力G=4ηF=4×0.8×15N=48N;(2) 作用在绳子自由端上的拉力F=(G动+G),动滑轮的重力G动=4F−G=4×15N−48N=12N;(3) 金属块A浸没时,金属块A在液体中受到三个力作用:向下的重力G、向上的浮力F浮、向上的拉力F拉,这三个力的关系:F拉+F浮=G,绳子对金属块A的拉力F拉=G−F浮,由图象可知,作用在滑轮组绳子自由端的拉力

,代入数据计算得,金属块A浸没时受到的浮力F浮=12N,金属块A的上表面离液面0.25m至金属块A上表面与液面相平,金属块上升的距离h=0.25m,金属块A上升的速度v==0.05m/s,从金属块A的上表面与液面相平上升至金属块A下表面刚离开液面。这个距离正好等于金属块A的高,金属块A的高h′=v×t2=0.05m/s×2s=0.1m,金属块A是正方体,边长为0.1m,金属块A的体积V=(0.1m)3=0.001m3;(4). 浸没时金属块A受到的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液Vg,液体的密度ρ液==1200kg/m3.

【点睛】

求物体与溶液的密度之差,自然要分别求出物体与溶液的密度.求物体的密度需要知道物体的重力与体积,借助图乙中的相关数据,利用机械效率、上升速度、时间等物理量可间接求出重力与体积.液体的密度则需要借助浮力的知识来求.图甲中滑轮组用4段绳子承担物重,图乙中第5~7分钟物体正在逐渐露出液面,在水中的拉力为12N,在空气中的拉力为15N等信息,都是我们应该从读图中直接获得的.

15.

小明家住二楼,喜欢网购的他为了收货方便,在二楼阳台顶部安装了如图甲所示的滑轮组。某次在接收一个重为G=100N的快递包裹时,小明施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示,包裹上升的速度v随时间变化的关系如图丙所示。已知吊篮质量为m=2kg,不计动滑轮重量和绳重,忽略绳与轮之间的摩擦,取g=10N/kg。求:

(1)第ls內地面对物体的支持力N;

(2)第3s内拉力F的功率P和滑轮组的机械效率η。

难度:
知识点:二力平衡
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【答案】

(1)30N(2)300W(3)83.3%

【解析】

(1)由图丙可知第1s内物体的速度,从而判断出包裹所处的状态,然后对包裹和吊篮整体受力分析,根据力的平衡条件得出等式,由图乙读出拉力的大小,进一步求出地面对物体的支持力;

(2)由图丙可知第3s内包裹的速度,从而判断出包裹所处的状态,根据图乙读出拉力的大小,由图甲可知滑轮组绳子的有效股数,由v绳=nv求出绳端移动的速度,根据计算拉力F的功率;最后根据求出滑轮组的机械效率。

【详解】

(1)由图丙可知,第1s内物体的速度为零,处于静止状态,不计动滑轮重量、绳重以及摩擦,对包裹和吊篮的整体进行受力分析可知,受到竖直向下的总重力和竖直向上地面的支持力、3股绳子的拉力,由力的平衡条件可得:G+G吊篮=3F拉+F支持,由图乙可知,第1s内的拉力F拉=30N,则地面对物体的支持力:F支持=G+G吊篮﹣3F拉=G+m吊篮g﹣3F拉=100N+2kg×10N/kg﹣3×30N=30N;

(2)由图丙可知,第3s内包裹的速度为2.5m/s,处于平衡状态,

由图乙可知此时的拉力F=40N,由图甲可知n=3,

则绳子自由端移动的速度:v绳=3v=3×2.5m/s=7.5m/s,

第3s内拉力F的功率:

=40N×7.5m/s=300W;

滑轮组的机械效率:

。

答:(1)第ls內地面对物体的支持力为30N;

(2)第3s内拉力F的功率P为300W,滑轮组的机械效率为83.3%。

【点睛】

本题考查了重力公式、功率公式和滑轮组机械效率公式以及平衡力条件的应用,从图象中获取有用的信息是关键。

16.

某实验员为了探究“向水中释放潜水装置的有关规律”,他建立了如图甲所示的理想模型。由复合材料制成的圆柱体A悬挂在动滑轮下面,一根绳子通过某种绕法(未画出)将定滑轮、动滑轮组成滑轮组,绳子的一端握在实验员手中。实验员通过缓慢释放

绳子,使物4体A在空中下降,然逐渐进入水中。实验时,物体A下表面向下移动的距离为x,实验员手拉绳子的力F与x的关系如图乙所示,已知圆柱体A的密度ρA=2×103kg/m3,底面积S=0.09m2,高H=1m;不计动滑自重,不计绳重和滑轮组各处摩擦。ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg,实验员的质量约为70kg。

(1)求A物体的重力G;

(2)通过计算猜想滑轮组中的绳子的绕法在图甲中画出一种绕法(滑轮不一定都用上):

(3)计算出图乙中Fx的数值,并推算当物体A浸入水中0.4m深时,实验员对绳子的拉力F。

难度:
知识点:密度
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【答案】

(1)1800N(2)(3)480N

【解析】

(1)先根据几何公式求出物体A的体积,再利用计算物体A的质量,最后根据G=mg计算A物体的重力;

(2)由F-x图象知道,当x=0时,F=600N,由于不计动滑自重、绳重和滑轮组各处摩擦,根据F=计算连接动滑轮绳子的股数,最后画出滑轮组中的绳子的绕法;

(3)由F-x图象可知,当x≥2m时,手拉绳子的力Fx 不变,此时物体A浸没在水中,根据计算物体A 受到的浮力,由计算Fx 的数值;当物体A浸入水中h=0.4m深时,物体A受到的浮力,最后根据计算实验员对绳子的拉力。

【详解】

(1)由于圆柱体A的底面积是:S=0.09m2,高是:H=1m,

所以,物体A的体积是:VA =SH=0.09m2 ×1m=0.09m3 ,

由知道,物体A的质量是:=180kg,

故A物体的重力是:G=mg=180kg×10N/kg=1800N;

(2)由F-x图象知道,当x=0时,F=600N,即物体A在空中下降时的拉力为600N,

由于不计动滑自重、绳重和滑轮组各处摩擦,由F=知道连接动滑轮绳子的股数是:n=, 即有三股绳子的拉力与重力G平衡,所以,绳子的绕法有多种,其中之一如下图:

(3)由F-x图象知道,当x≥2m时,手拉绳子的力Fx 不变,说明此时物体A浸没在水中,故物体A排开水的体积是:V排=VA =0.09m3 ,

此时物体A 受到的浮力是:

此时物体A受到重力、浮力和拉力的作用,

且拉力是:

当物体A浸入水中h=0.4m时,物体A排开水的体积是:

物体A受到的浮力是:

此时实验员对绳子的拉力是:。

【点睛】

本题考查的是重力公式、密度公式、滑轮组绳子拉力的计算以及阿基米德原理应用,解题的关键是能从图象上找出有用的信息,然后熟练运用相关公式解题,有一定的难度。

17.

如图所示,建筑工人用滑轮组在20s的时间内将重为480N的物体匀速提升5m,所用的拉力为300N.求这个过程中:

(1)工人做的有用功;

(2)拉力的功率;

(3)滑轮组的机械效率.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)2400J;(2)150W;(3)80%.

【分析】

(1)已知物重和物体上升的高度,根据W=Gh即可求出所做的有用功;

(2)由图知:有两段绳子与动滑轮相连,则物体上升的高度h和绳子自由移动的距离s之间的关系为:s=2h,求出自由端绳子移动的距离,然后再根据W=Fs即可求出所做的总功;根据求拉力的功率;

(3)已求出有用功和总功,根据求出滑轮组的机械效率.

【详解】

(1)将重为480N的物体匀速提升5m,做的有用功:

W有用=Gh=480N×5m=2400J;

(2)绳子的有效段数为2,绳子自由端通过的距离:

s=nh=2×5m=10m,

拉力做总功:

W总=Fs=300N×10m=3000J;

拉力的功率:

;

(3)滑轮组的机械效率:

【点睛】

该题考查了功的公式和功率公式的运用及滑轮组机械效率的求法,解答此题的关键是找到s、h之间的关系.

18.

体重为500N的同学用一根绳子通过甲图所示的滑轮组能够提起重力为400N的物体A,此时绳子达到最大承受力(若物体再增重绳子将断裂),不计绳重和摩擦。求:

(1)如甲图所示,将物体A匀速提高2m,对物体做的有用功是多少?

(2)若在(1)中提升物体A时,滑轮组的机械效率为80%,脚与地面的总接触面积为4×10﹣2m2,则人对地面的压强是多少?

(3)该同学仍用这根绳子和滑轮,组成如乙图所示的滑轮组,利用它从水中缓慢匀速地提起一个边长为0.2m的正方体B(不计水的阻力),当提到B的下表面所受水的压强为1.5×103Pa时,绳子断裂,则在绳子断裂的瞬间,物体B在水中受到的浮力是多少?

(4)正方体B的密度是多少?(计算结果用科学记数法表示,并保留到小数点后一位)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)800J(2)6250Pa(3)60N(4)8.9×103kg/m3

【解析】

(1)对物体做的有用功: ;

(2)由得拉力做的总功:,

由甲图可知,n=2,则绳端移动的距离: ,

由 可得绳端的拉力(由题知绳子达到最大承受力):,

人对地面的压力:,

人对地面产生的压强: ;

(3)物体B下表面受到水的压力:,

由图乙可知,物体B上表面已经露出水面,根据浮力产生的原因(物体上下表面受到的压力差)可得,物体B受到的浮力: ;

(4)在甲图中,不计绳重和摩擦,拉力 ,则动滑轮的重力: ,

在图乙中,n=3,在绳子断裂的瞬间,绳端的拉力F仍然为250N,

因拉力,则动滑轮受到向下的拉力:,

根据力的平衡条件可得,物体B所受的重力: ,

物体B的质量:,

物体B的体积: ,

物体B的密度:。

答:(1)如甲图所示,将物体A匀速提高2m,对物体做的有用功是800J;

(2)人对地面的压强是6250Pa;

(3)在绳子断裂的瞬间,物体B在水中受到的浮力是60N;

(4)正方体B的密度是8.9×103kg/m3。

19.

如图所示,水平地面上放着质量为42 kg的物体A,用如图所示的滑轮组使物体A以0.2 m/s的速度匀速上升,此时滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦,g=10 N/kg).求:

(1)动滑轮重;

(2)人所施加的拉力的功率;

(3)若人的质量为60 kg,则用此滑轮组最多能提升多重的物体?此时该滑轮组的机械效率是多少?(计算结果保留一位小数)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)80N.(2)100W.(3)93.3%.

【详解】

(1)物体的重力

不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率

解得动滑轮重力:

(2)由图知,n=2,不计绳重和摩擦,则人所施加的拉力:

拉力端移动的速度

拉力做功的功率:

(3)若人的质量为60kg,则人的重力

力的作用是相互的,为了避免人被绳子拉上去,则人施加的最大拉力

不计绳重和摩擦,由可得,提升的最大物重

此时该滑轮组的机械效率

20.

“每天锻炼一小时,幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受,引导广大市民走向全民健身行列.如图所示是某型号健身器的结构简化图,每个滑轮质量为.小刚质量为,他竖直向下拉手柄,将的配重匀速向上拉. 配重上升了,不计绳重和摩擦, .求:

手柄移动的速度____;

小刚做功的功率______;

若小刚站立时,鞋底与地面的接触面积为,配重被匀速拉起时,他对地面的压强是多少_____?

难度:
知识点:压强
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【答案】

     

【解析】解: 由图可知,健身器是由两个定滑轮和一个费力的动滑轮组成(绳子的拉力作用在动滑轮的挂钩上),

则手柄下降的距离: ,

手柄移动的速度: ;

 小刚对配重做功: ,

动滑轮上升的高度: ,

小刚对动滑轮做功: ,

小刚所做的总功: ,

小刚做功的功率: ;

 手柄对小刚向上的拉力:

,

小刚所受重力: ,

小刚对地面的压力: ,

小刚对地面的压强: 。

答: 手柄移动的速度为;

小刚做功的功率是;

若小刚站立时,鞋底与地面的接触面积为,配重被匀速拉起时,他对地面的压强是.

21.

如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5s时间内使衣服匀速上移0.5m(g=10N/kg,不计绳重和摩擦)求:

(1)绳子自由端拉力F的大小;

(2)拉力所做的功W;

(3)拉力的功率P;

(4)整个过程中机械效率η。

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)12.5N;(2)25J;(3)5W;(4)80%

【详解】

(1)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4,所承受的总重力

G总=m总g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N

不计绳重和摩擦,拉力

F=G总=×50N=12.5N

 (2)拉力端移动的距离

s=4h=4×0.5m=2m

拉力做功

W总=Fs=12.5N×2m=25J

(3)拉力做功功率

P==5W

(4)有用功

W有用=G衣h=m衣gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J

整个过程中机械效率

η=×100%=80%

22.

用如图所示的滑轮组提升重物,摩擦不计,当物重G=1800N、拉力F为500N时,可使物体匀速上升。求:

(1)当拉绳的速度为多大时,可使重物以0.65m/s的速度匀速上升;

(2)当被提起的重物G=2400N时,拉力F为多大时可以使物体匀速上升。

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1) 2.6m/s;(2) 650N

【详解】

(1)由图可知n=4,则拉绳的速度

v=4v物=4×0.65m/s=2.6m/s

(2)绳重和摩擦不计,拉力

则动滑轮重力

当被提起的重物G=2400N时,拉力

答:(1)当拉绳的速度为2.6m/s,可使重物以0.65m/s的速度匀速上升;

(2)当被提起的重物G=2400N时,拉力F为650N时可以使物体匀速上升。

23.

图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为8×103N,滑轮组的机械效率为75%,已知A的重力为2.4×104N,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响),求:

(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;

(2)长方体A的体积和密度;

(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中拉力F的功率;

(4)把长方体A打捞出后放在水平地面上,如图丙所示,它对地面的压强.

难度:
知识点:压强
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【答案】

(1)1×104N;(2)2.4×103kg/m3;(3)3200W;(4)4.8×104Pa.

【详解】

(1)根据图乙可知,A未露出水面所受的拉力 ;故A未露出水面时受到的浮力:;

(2)由得:;

因为A浸没在水中,所以A的体积:,

A的质量:,

故A的密度:;

(3)由得承担物重的绳子股数:,所以;

(4)依题意知,A的高度:,

A的横截面积:,

A对地面的压力,

A对地面的压强: .

答:(1)1×104N;(2)2.4×103kg/m3;(3)3200W;(4)4.8×104Pa.

24.

如图所示,一位体重为800N的工人师傅利用滑轮组提升2000N的重物,重物0.2m/s的速度匀速上升,该滑轮组的机械效率为80%.不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦,g取10N/kg.求:

(1)动滑轮受到的重力G动;

(2)地面对工人师傅支持力F支;

(3)工人师傅做功的功率P.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

(1)500N;(2)300N;(3)500W.

【解析】

(1).当不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦时,滑轮组的机械效率为:

,

即:,

解得:G轮=500N;

(2).由图可知,n=5,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦时,拉力为:

,

人受力平衡,人受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力,故有:

F+F支=G人,

故支持力为:

F支=G人-F=800N-500N=300N;

(3).重物0.2m/s的速度匀速上升,n=5,则绳子的自由端的速度为:

v=5v物=5×0.2m/s=1m/s,

则拉力的功率为:

。

答:(1).动滑轮受到的重力为500N;

(2).地面对工人师傅支持力为300N;

(3).工人师傅做功的功率为500W。

25.

慈溪某建设工地,有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为2400kg的圆柱形重物;如图所示,A为塔吊的配重,OB为塔吊的起重臂,C为能在起重臂上移动的载重小车,载重小车下挂有滑轮组,OB=25m.当载重小车在B点时,能安全起吊重物的最大质量是1200kg.现在载重小车从距离O点为10m的载重臂上,准备起吊该圆柱形重物(不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦.g=10N/kg)问:

(1)起吊后,当重物匀速上升时,载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大?

(2)如果将重物匀速提升20m,则拉力做功多少?

(3)塔吊将重物从起吊点提升20m后,载重小车最多能向B点方向再平移多少米,才能保证安全工作?

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

(1)6000N;(2)4.8×105J;(3)2.5m.

【分析】

(1)由图可知,承担重物的钢丝绳的股数n=4,不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦,当重物匀速上升时,利用F=G求载重小车下每段钢丝绳的拉力;

(2)求出了拉力大小,根据s=4h求出拉力移动的距离,再利用W=Fs求拉力做功;

(3)由题知,当载重小车在B点时,能安全起吊重物的最大质量是1200kg,GA×OA=m最大g×OB;当提升2400kg重物时,GA×OA=m最大g×OB=m物g×OC′,据此求OC′的大小,从而求出载重小车最多能向B点方向再平移多少m,才能保证安全工作.

【详解】

(1)由图可知,承担重物的钢丝绳的股数n=4,∵不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦,∴载重小车下每段钢丝绳的拉力:F拉=G=×2.4×104N=6000N;

(2)s=4h=4×20m=80m,拉力做功:W=Fs=6000N×80m=4.8×105J;

(3)由题知,GA×OA=m最大g×OB;当提升2400kg重物时,GA×OA=m物g×OC′,∴m最大g×OB=m物g×OC′,即:1200kg×g×25m=2400kg×g×OC′,∴OC′=12.5m,∴载重小车最多能向B点方向平移的距离:s=OC′-OC=12.5m-10m=2.5m.

26.

如图所示,动滑轮重4N,所吊重物B重20N,物体A重240N,此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降.不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦.求:

(1)水平面对物体A的摩擦力是多大?

(2)要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升,则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?

难度:
知识点:二力平衡
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【答案】

(1)12N;(2)9.6W

【详解】

(1).由图通过动滑轮绳子段数n=2,不计绳重及摩擦时,

则B拉A的力FA=(GB+G动)=×(20N+4N)=12N,

B匀速下降,物体A匀速向左运动时,受向左的拉力FA和向右的摩擦力作用,

则f=FA=12N,

(2).当使物体B以0.2m/s的速度上升时,物体A匀速向右运动,受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用,

由于物体A的压力和接触面没有改变,则摩擦力大小不变,

所以,F=FA+f=12N+12N=24N;

则绳子自由端移动的速度为:vA=2vB=2×0.2m/s=0.4m/s,

所以外力的功率P=FvA=24N×0.4m/s=9.6W

答:(1).水平面对物体A的摩擦力是12N;

(2).要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升,则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为9.6W.

27.

如图所示,某施工队利用滑轮组从水中提取物体,上升过程中物体始终不接触水底.已知物体质量为4t,体积为1m3.

(1)物体完全浸没在水中时,求物体所受浮力的大小;

(2)物体下表面与水面距离为3m时,求物体下表面所受水的压强;

(3)若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦,当浸没在水中的物体被匀速提升时,求电动机对绳子的拉力;

(4)物体离开水面后,在电动机作用下匀速上升,若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N,求物体上升的速度和滑轮组的机械效率(机械效率精确到0.1%).

难度:
知识点:液体压强
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【答案】

(1)1×104N;(2)3×104Pa;(3)1×104N;(4)88.9%.

【详解】

(1)物体完全浸没在水中,V排=V物,物体受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N;(2)物体下表面所受的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;(3)物体的质量:m=4t=4×103kg,物体的重力:G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N;物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力:F1=G﹣F浮=4×104N﹣1×104N=3×104N,由图可知n=3,则电动机对绳子的拉力:F2==1×104N;(4)由P==Fv得,电动机拉动绳子的速度为:vM==0.6m/s,物体上升的速度为:v=vM=×0.6m/s=0.2m/s,滑轮组的机械效率为:η=×100%88.9%.

【点睛】

(1)V排=V物,物体受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g;(2)物体下表面所受的压强:p=ρ水gh;(3)物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力:F1=G﹣F浮,电动机对绳子的拉力:F2=;(4)由P=Fv求电动机拉动绳子的速度,物体上升的速度为:v=vM,据η=求滑轮组的机械效率.

三、作图题 (共8题)
添加该题型下试题
1.

用滑轮组提升重物,画出最省力的绕绳方法.

(_____________)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【分析】

滑轮组最省力问题:最省力时绳子段数n与滑轮个数n'的关系是:n=n'+1;若n为偶数,绳子固定端在定滑轮上;若n为奇数,绳子固定端在动滑轮上;即:“奇动偶定”.

【详解】

滑轮组绳子的绕法,有两种:一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过上面的定滑轮;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮.提升动滑轮绳子条数越多,越省力,故选第二种方法.如图所示:

2.

要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法.

(____)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【详解】

滑轮组的绕绳技巧:要最省力的绕法,可以从绳子的自由端开始绕绳,首先经过动滑轮,这样绕出来的一定是最省力的,如图:

3.

请在图中用笔画线代替绳子,将两个滑轮连成滑轮组,要求人力往下拉绳使重物升起.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【详解】

人用力往下拉绳使重物升起,说明最后绕过的是定滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端系在定滑轮上,如下图所示:

4.

一个工人站在地面上,使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法.

(______)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【详解】

要求绳子的自由端要向下拉,且要使滑轮组最省力,则承担物重的绳子段数最多,应该从动滑轮绕起,依次绕过各个滑轮,三段绳子承重,如图:

5.

如图所示,画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法.

(______)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【解析】

上下滑轮个数相同时,奇数股的绳子比偶数股的绳子省力,所以作出的图应该是3股绳子.

点睛:在画滑轮组绕线时记住口诀:“奇动偶定”,也就是说想要奇数股的绳子就从动滑轮起笔向定滑轮上绕,想要偶数股的绳子就从定滑轮起笔向动滑轮上绕.

6.

如图所示,某人在A处提起物体,请在图中画出最省力的绳子绕法.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

见解析

【详解】

从动滑轮上挂钩开始,依次绕过定滑轮和动滑轮,绳端回到人的手中,提升物体绳子条数为3,是最省力的绕法,如图所示:

7.

下图中,站在地面上的小华借助滑轮组匀速提升重物,请画出最省力的绕线方法.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【详解】

从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担物重,这就是最省力的绕法,如图所示.

8.

在图中画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法.

(_______)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

【详解】

图中只有一个动滑轮和一个定滑轮,要求最省力,则由3段绳子承担物重,是最省力的绕绳方法;绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮,如图所示:

四、填空题 (共15题)
添加该题型下试题
1.

如图为吊装工具示意图,物体M为重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,OA:OB=1:2,每个滑轮重100N.当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为_____N,物体M对地面的压力为_____N.(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

400    4500   

【详解】

重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,由于力的作用是相互的,所以人会受到300N的向上的拉力,所以此时工人对地面的压力为:

;

从A点看,通过滑轮组,有三段绳子向下拉着滑轮,再加上一个滑轮的重,故A点受到的拉力为:

根据杠杆平衡条件得:

,代入得:

解得:

因为力的作用相互,绳子对M向上的拉力也为500N,所以M对地面的压力为:

.

点睛:重点是滑轮组的工作特点,以及杠杆平衡条件的应用,难点是求A点的拉力时,要理解下方的滑轮由绳子拉着,所以下方滑轮的重计算在绳子的拉力中,故A点拉力为绳子的拉力加一个滑轮的重.

2.

如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦.若GA>GB,则η甲_____η乙;若FA=FB,则GA_____GB.(选填“>”、“<”或“=”)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

>    <   

【详解】

不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,则滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%,因物体的重力G越大,1+越小,越大,且动滑轮的重力相等,所以,GA>GB时,η甲>η乙;由图可知,n甲=2,n乙=3,由F=(G+G动)可得,提升物体的重力:G=nF﹣G动,则FA=FB时,提升物体的重力关系为GA<GB.

3.

如图所示,工人师傅用动滑轮匀速提升重物.使用动滑轮的好处是________.若物体重450N,工人所用拉力为250N,则动滑轮的机械效率为______;用该滑轮匀速提升重600N的物体,若不计绳重和摩擦,则工人所用的拉力为________N.

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

省力  90%  325

【解析】使用动滑轮时,有两段绳子拉着物体上升,所以好处是可以省力;

物体重450N,工人所用拉力为250N,则动滑轮的机械效率为

;

根据可得动滑轮的重为:

用该滑轮匀速提升重600N的物体时,工人所用的拉力为:

。

点睛:关键是根据求出动滑轮的重,当然也可以根据第一次的额外功求出动滑轮的重,另外注意求机械效率时常用的两种方法:一是,二是。

4.

如图所示,在水平拉力F的作用下重100 N的物体A,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧秤B的示数为10 N,则拉力F的大小为_____N,物体A与水平桌面的摩擦力大小为_____ N.

难度:
知识点:二力平衡
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【答案】

20    10   

【解析】

如图所示,弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N;则物体A受到拉力为10N;又因物体A做匀速直线运动,则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力,则摩擦力大小也是10N;

拉力F=2f=2×10N=20N.

故答案为20;10.

5.

如图所示,物体重为20N,某人在5s内用4N的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了1m,则绳子自由端移动的速度为_____m/s,拉力做功为_____J,此物体受到的摩擦力为_____N.(不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

0.4;     8;    8   

【分析】

(1)已知移动的距离和所用的时间,根据速度的公式可求绳子自由端移动的速度;已知动滑轮绳子的段数和物体移动的距离,可求绳子自由端通过的距离;
(2)由W=Fs计算拉力做的功;不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦,由拉力和摩擦力的关系求出物体受到的摩擦力.

【详解】

由图知,动滑轮上绳子的段数为2,则绳子自由端移动的距离:;

绳子自由端移动的速度:;

拉力做的功:;

不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦,

由可得,物体受到的摩擦力:.

【点睛】

关键是判断有几段绳子承担物体的重(拉着动滑轮),方法是只要数出直接与动滑轮连接的绳子段数即可,且要牢记.

6.

如图所示,用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.5m/s 的速度匀速 提升,用时 4s,拉力 F 的大小是 25N,则拉力 F 的功率是_____W, 动滑轮的机械效率是_____。

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

25  80%

【解析】动滑轮由两段绳子拉着物体上升,即。

总功为:

拉力 F 的功率是:

;

有用功为:

机械效率为:

。

点睛:涉及机械效率的问题时,关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪,特别要清楚额外功是对谁做的功,明确这些功,求效率就很简单了。

7.

高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,输电线A端受到的拉力大小为________N。若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了_______cm。(g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)

难度:
知识点:滑轮
使用次数:272
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【答案】

104  15

【解析】分析:(1)知道钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,可以知道坠砣的总质量,再利用重力公式计算总重力;滑轮的轴固定不动的叫定滑轮,轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮,据此判断;G相当于物重,F为A端受到的为拉力,根据图得出n=2,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,可以得出F=2G;

(2)根据公式求出输电线A端向左移动的距离;

解答:(1),,根据图得出n=2,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,可以得出A端受到的拉;

(2)某段时间内坠砣串下降了30cm,所以输电线A端向左移动的距离为;

故答案为:(1). 104    (2). 15

【点睛】本题综合了重力知识、质量知识、滑轮组的知识来解决实际问题,其中判断绳子的股数是关键。

8.

用如图装置,在20s内将80N的水桶提升3m,拉力为50N,则拉力的功率为_____________W,该装置的机械效率是_________%.若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为________N.

难度:
知识点:机械效率
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【答案】

15    80    20   

【解析】

绳子自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m,拉力做的总功:W总=Fs=50N×6m=300J,则拉力的功率:P==15W.拉力做的有用功:W有=Gh=80N×3m=240J,则该装置的机械效率:η=×100%=×100%=80%.不计绳重及摩擦,由F=(G+G动)可得动滑轮的重力:G动=2F﹣G=2×50N﹣80N=20N.

点睛:(1)先根据s=2h求出绳子自由端移动的距离,然后根据W总=Fs拉力做的总功,最后根据P=求出拉力的功率;(2)先根据W有=Gh求出拉力做的有用功,然后利用η=×100%求出该装置的机械效率;(3)不计绳重及摩擦,根据F=(G+G动)求出动滑轮的重力.

9.

用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100N,每次运送的量不定.图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,则动滑轮重为_______N;当某次运送3件货物时,绳子的拉力F是_______N.(不考虑绳重和摩擦)

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

100    200   

【分析】

在不计绳重和摩擦时,机械效率为:,据此可求出动滑轮的重,再根据求拉力的大小.

【详解】

由乙图可知,当提升货物重G=100N时,η=50%,

不考虑绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为:

,

解得动滑轮重:

;

当运送3件货物时,货物的总重:

,

由图甲可知n=2,不考虑绳重和摩擦,此时绳子的拉力为:

.

10.

如图是用滑轮组提升物体A的示意图,物体A受到的重力大小为GA=100N.在匀速竖直提升物体A的过程中,物体A上升的速度大小为V=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计,

(1)绳子自由端的拉力大小F=________ N;

(2)拉力F做功的功率P=_______W.

(3)物体A的机械能____________(填“增加”、“减少”或“不变”).

难度:
知识点:机械能及其转化
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【答案】

50    40    增加   

【解析】

 (1)由图知,n=2,滑轮质量、绳重及一切摩擦均忽略不计,则拉力F=G=100N=50N,(2)绳子自由端移动的速度:v=2vA=2×0.4 m/s=0.8 m/s,拉力做功的功率P==Fv =50N×0.8m/s=40W.(3)物体A匀速上升,速度不变,高度增加,因此动能不变,重力势能增加,故机械能增加.

点睛:(1)由图知,使用的滑轮组承担物重的绳子股数n=2,则绳子自由端(拉力端)移动的速度等于物体上升速度的2倍;(2)绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计,滑轮组的(3)绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计,拉力F=(GA+G轮),(1)求出了拉力端移动的速度,利用P=Fv求拉力做功的功率.

11.

利用图甲中的撬棒撬石块时,撬林相当于_____(选填“省力”或“费力”)杠杆:利用图乙中的滑轮组匀速提升900N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为_____N。

难度:
知识点:杠杆
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【答案】

省力  300

【解析】解:(1)用撬棒撬石头时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;

(2)由乙图可知绳子的有效股数n=3,

拉力F=G物=×900N=300N。

点睛:本题考查了杠杆的分类和滑轮组拉力的计算,结合图片和生活经验,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。根据F=G物求出拉力的大小。

12.

小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶,动滑轮重20N(不计绳重和摩擦),小明拉绳子的动力为_____N;如果向水桶内再加入40N的水,提起时动滑轮的机械效率_____(选填“变大”、“变小”或“不变”).

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

80    变大   

【解析】

分析:不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力;用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高.

解答:由图可知,该滑轮为动滑轮,有两段绳子拉着动滑轮,不计绳重和摩擦,则拉绳子的动力:;使用同一滑轮组,在提升高度相同时,所做的额外功不变,增加水的重力,增大了有用功,所以有用功在总功中所占的比例变大,机械效率会变大.

故答案为80;变大.

【点睛】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算、机械效率的变化,属于基础知识.

13.

如图所示,某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为60 kg的物体往上拉,此人的质量为50 kg.当此人用450 N的拉力拉物体时,则物体________被拉上来(填“能”或“不能”),此时物体对水平地面的压力为________N.若此人用650 N的拉力往上拉物体,则________(填“能”或“不能”)将物体拉上来(g=10 N/kg).

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

不能    150    不能   

【解析】

(1)当此人用450N的拉力拉物体时,绳子上的拉力为450N,此时物体受到绳子向上的拉力小于物体的重力,故物体不能被拉上来,物体此时受到了绳子对物体向上拉力,地面对物体的支持力和本身的重力,因为物体处于静止状态,故受力平衡,所以,故
(2)
若此人用650N的拉力往上拉物体,拉力大于了人的重力500N,则不能将物体拉上来.
因此,本题正确答案是:不能;150;不能.

【点睛】解决此题的关键是要知道定滑轮两端拉力大小相等,可首先对物体进行受力分析,然后对人进行受力分析,根据力的平衡和力作用的相互性进行分析.

14.

在如图所示的装置中,甲的重力为18N,它在水平面上滑动时,所受的摩擦力是重力的0.3倍,乙物体匀速下落过程中,不计绳重、滑轮重和转轴处的摩擦,乙的重力为______N,若乙匀速下降了2m,甲的重力做功___________J。

难度:
知识点:滑轮
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【答案】

16.2    0   

【详解】

(1)根据题意,甲的重力为18N,它在水平面上滑动时,所受的摩擦力是重力的0.3倍,即

如图的滑轮组,绳子自由端的拉力与甲受到的摩擦是一对平衡力,而乙由三段绳子拉着,根据滑轮组的工作特点可知

(2)做功的两个要素为:力和在力的作用下通过的距离。而图中甲在水平方向运动,重力的方向竖直向下,所以重力是不做功的,即做功为零。

15.

如图所示,GA=10 N,GB=20 N,现用一水平向右的力F作用物体A上,使A向右匀速滑动,则弹簧秤的示数为_________N,拉力F为_________N.(已知物体A、B和地面的表面粗糙程度都相同,摩擦力f与表面所受的压力FN成正比,且,不计绳、弹簧秤、滑轮的重力和滑轮与轴之间的摩擦).

难度:
知识点:摩擦力
使用次数:163
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【答案】

8    18   

【解析】

如图的滑轮组,当A向右匀速滑动时,测力计拉着B应向左滑动.

根据得,B受到A的摩擦力为:;

B受到地面的摩擦力为:;

则B受到的摩擦力之和为:,

根据二力平衡可得,要使B向左运动,测力计的示数为8N;

与A相连的动滑轮,由两段绳子拉着,所以动滑轮对A的拉力为16N;

A与B间的摩擦力为2N,A要向右运动,根据平衡力的条件得拉力F为:

.

点睛:重点是滑轮组的工作特点和平衡力的应用,关键是明白,A要向右运动时,B应向左运动,然后从测力计开始分析可得结果.

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