第十讲 第2节滑轮滑轮组及机械效率.docx
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第十讲第2节滑轮滑轮组及机械效率
第一部分 云南中考考点研究
第10讲 简单机械
第2节 滑轮、滑轮组及机械效率
(建议时间:
30分钟)
一、选择题
1.(2019盐城)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,这样做( )
第1题图
A.省力,不改变施力的方向
B.不省力,改变施力的方向
C.既省力,也改变施力的方向
D.既不省力,也不改变施力的方向
2.(2019郴州)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( )
第2题图
A.70NB.100NC.105ND.110N
3.(2019泸州)用如图所示的滑轮组竖直提升物体,不计一切摩擦和绳重.下列判断正确的是( )
第3题图
A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一
B.用该滑轮组提升不同的物体,物体越重,其机械效率越大
C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,其机械效率相等
D.其他条件不变,仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,其机械效率变大
4.(2019百色)如图所示,用相同滑轮组装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀速提高相同高度,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
第4题图
A.F甲=F乙
B.甲、乙绳子自由端移动的速度相同
C.甲、乙两个拉力的功率相同
D.乙滑轮组的额外功多
5.如图所示,用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m,所用拉力为200N,不计绳重和摩擦,下列判断正确的是( )
第5题图
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.滑轮组提升重物所做的有用功为400J
C.滑轮组的机械效率为75%
D.若所提升的重物质量增加,滑轮组机械效率不变
6.(2019常州)如图所示,斜面高2m、长4m,小明用平行于斜面的拉力F,将重400N的物体从斜面底端拉到顶端,已知拉力F=250N.对此过程,下列结果中正确的是( )
第6题图
A.有用功为1000J
B.总功为1600J
C.额外功为200J
D.机械效率为60%
7.(2019江西)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( )
第7题图
A.F2 C.F4=F2 二、填空题 8.(2019重庆A卷)用如图的滑轮组将一个重为180N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2m,所用的拉力为100N,10s内拉力F的功率为________W,该滑轮组的机械效率为________%. 第8题图 9.(2017云南黑白卷)如图所示,用动滑轮将重为24N的物体A匀速提升,已知滑轮的机械效率为80%,若不计绳重与摩擦,则弹簧测力计的示数为________N,动滑轮的重力为________N. 第9题图 10.(2019龙东)如图所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A,使它匀速前进2m,地面对它的摩擦力为150N,小聪施加的拉力F=100N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为______J,滑轮组的机械效率为______. 第10题图 11.(2019兰州改编)如图所示,斜面长2m、高1m,把一个质量为24kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端,需要克服重力做功________J.若斜面是光滑的,则沿斜面向上的拉力F=______N.(g=10N/kg) 第11题图 12.(2019南京改编)建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示,在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体5s内上升了6m,此过程中,钢丝绳移动的速度为________m/s;若滑轮组的机械效率为70%,拉力F为________N. 第12题图 13.(2019昆明一中一模)如图所示,小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物体在10s内匀速上升了2m,小明的爸爸拉绳做功的功率为________W.体重为450N的小明也用此滑轮组来提升同一物体,但物体没有被拉动,则物体对水平地面的最小压力为________N.(不计摩擦及绳重) 第13题图 三、作图、实验、探究题 14.(2019铜仁)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. 第14题图 15.(2019玉林)小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,利用如图所示的滑轮组进行了4次测量,测得数据如下表所示. 次数 钩码所受的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳移动的距离x/m 机械效率 1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25% 2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25% 3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67% 4 3.0 0.1 1.5 第15题图 (1)根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离x=_____m,机械效率η=________. (2)通过比较1、3和4三次实验数据得出: 同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率________. (3)在忽略摩擦力和绳重的前提下,通过第1次数据可算出动滑轮的重力为________N. (4)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是( ) A.动滑轮的重力 B.绳子与滑轮之间的摩擦 C.物体上升的高度 四、综合题 16.(2019襄阳改编)工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物在2s内匀速提升了2m,做了1500J的功.求: (1)拉力做功的功率; (2)滑轮组的机械效率; (3)当他用400N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重力. 第16题图 参考答案及解析 第2节 滑轮、滑轮组及机械效率 1.A 【解析】动滑轮可以省力,但不能改变力的方向.故选A. 2.C 【解析】由图可知,承担动滑轮的绳子段数n=2,不计绳重和摩擦,拉力F= = =105N.故选C. 3.B 【解析】由图可知,承担动物重的绳子股数n=3,所以使用该滑轮组时,绳子自由端拉力F的大小F= (G物+G轮),故A错误;该滑轮组提升的物体越重,有用功越大,而不计绳重和摩擦,额外功不变,有用功占总功的比值越大,机械效率越高,故B正确;用同一滑轮组提升水面下和水面上同一物体时,由于水面下的物体受到竖直向上浮力的作用,相当于滑轮组提升的物体变轻,从而机械效率变小,故C错误;保持其他条件不变,当增大动滑轮的重力时,滑轮组所做的有用功不变,额外功增大,总功增大,所以滑轮组的机械效率变小,故D错误.故选B. 4.C 【解析】不计绳重及摩擦,拉力F= (G物+G轮),由图知,n甲=2,n乙=3,所以绳端的拉力分别为F甲= (G物+G轮),F乙= (G物+G轮),所以F甲>F乙,A错误;因为甲绳子自由端移动的速度为v甲绳=2v物,乙绳子自由端移动的速度为v乙绳=3v物,所以v甲绳<v乙绳,B错误;因为不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,由W额=G轮h、W有用=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,拉力做的总功相同,所用的时间相同,由P= 可知,拉力F甲做功的功率等于拉力F乙做功的功率,C正确,D错误.故选C. 5.C 【解析】由图知,承担物重的绳子段数为2,绳子自由端移动的距离s=2×1m=2m,A错误;滑轮组提升重物所做的有用功W有=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J,B错误;拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J,则滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%=75%,C正确;增加所提升物体的重力时,有用功增大,不计绳重和摩擦,动滑轮重力不变,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变大,D错误.故选C. 6.C 【解析】小明对物体做的有用功是: W有=Gh=400N×2m=800J,A错误;对物体做的总功是: W总=Fs=250N×4m=1000J,B错误;此过程中的额外功是: W额=W总-W有用=1000J-800J=200J,C正确;此斜面的机械效率为: η= ×100%= ×100%=80%,D错误.故选C. 7.B 【解析】第一幅图中设每小格长度为L,则L1=3L,L2=3L,由F1L1=GL2可得F1=G;第二幅图中有三段绳子提升物体,不计机械自重及摩擦,则F2= G;不计机械自重及摩擦,第三幅图中两段绳子中的拉力均为G,则向上提升滑轮的力F3=2G;不计机械自重及摩擦,第四幅图中沿斜面匀速拉动物体,则有Gh=F4s=2F4h,则有F4= G.即F2 8.60 60 【解析】由图可知: 承担物体重力绳子的段数n=3,则拉力移动的距离s=nh=3×2m=6m,拉力所做的功W总=Fs=100N×6m=600J,故10s内拉力F的功率P拉= = =60W;有用功W有=Gh=180N×2m=360J,故该滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%=60%. 9.15 6 【解析】动滑轮的效率η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=80%,解得G动=6N,即动滑轮的重力为6N;题图为动滑轮,则拉力F的大小等于弹簧测力计的示数,由受力分析可知2F=G+G动,所以F=15N,即弹簧测力计示数为15N. 10.300 75% 【解析】物体匀速前进,所以有T=f,则W有=Ts=fs=150N×2m=300J;由图知动滑轮上绳子的有效股数n=2,拉力F=100N,则W总=Fns,η= ×100%= ×100%= ×100%=75%. 11.240 120 【解析】由题意可得,物体克服重力做的功为W=Gh=mgh=24kg×10N/kg×1m=240J,斜面光滑,拉力做的功等于物体克服重力做的功,即Fs=Gh,所以拉力F= = =120N. 12.3.6 2×103 【解析】钢丝绳移动的速度v= = =3.6m/s;η= ×100%= ×100%= ×100%,所以拉力为F= = =2×103N. 13.240 300 【解析】由图知,n=2,拉力端移动的距离s=2h=2×2m=4m,拉力端移动速度v= = =0.4m/s,小明爸爸拉绳的功率P= = =Fv=600N×0.4m/s=240W;不计摩擦及绳重,F= (G+G动),所以动滑轮重G动=2F-G=2×600N-1140N=60N,小明拉绳子时的最大拉力等于其重力,F′=G人=450N,由于F′= (F拉+G动),所以绳子对物体的最大拉力F拉=2F′-G动=2×450N-60N=840N,物体对地面的最小压力F压=F支=G-F拉=1140N-840N=300N. 14.如答图所示(合理即可) 第14题答图 【解析】要使该滑轮组向下用力物体向上运动,应从动滑轮开始绕,如答图所示. 15. (1)0.4 50% (2)越大 (3)2.2 (4)C 【解析】 (1)由图可知,滑轮组有4段绳子承担物重,第4次实验时,绳端移动的距离s绳=4h=4×0.1m=0.4m,有用功W有用=Gh=3.0N×0.1m=0.3J,总功W总=Fs绳=1.5N×0.4m=0.6J,机械效率η= ×100%= ×100%=50%; (2)在1、3、4实验中,其他条件一定,机械效率随物重的增加而增加,即同一滑轮组,物重越大,机械效率越大;(3)在忽略摩擦力和绳重的前提下,得拉力F= ,则G动=nF-G=4×0.8N-1N=2.2N;(4)若不忽略绳子与滑轮之间的摩擦,额外功为克服动滑轮重力做功和克服摩檫力做功,即W额外=G动h+fs=G动h+fnh,有用功W有用=Gh,机械效率η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%,可知机械效率与动滑轮的重力、摩擦力有关,与物体上升的高度无关. 16.解: (1)拉力做功的功率: P= = =750W (2)拉力所做的有用功: W有=Gh=600N×2m=1200J 滑轮组的机械效率: η= ×100%= ×100%=80% (3)由图可知,承担重物的绳子段数n=3, 由题意知,η′=1-15%=85% 由η′= ×100%= ×100%= ×100%知,提升重物的重力G′=3Fη′=3×400N×85%=1020N
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