资源简介 专题十 与滑轮(组)相关计算类题解答技巧1.概述:与滑轮(组)相关计算题是常考题型,占有的分值比例较高,故打好此类题型解题方法对做好应考准备工作具有实际意义。21cnjy.com2.与滑轮(组)有关的考题主要分为三个方面:(1)力的问题;(2)动力移动距离问题;(3)效率问题。(1)力的问题:可以省力,也可以改变力的方向。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦);如果不忽略动滑轮的重量则:。(2)动力移动距离问题:动力移动距离和重物移动的距离h的关系是:使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即S=nh。(n表示承担物重绳子的段数)(3)效率问题:机械效率的计算题是中考的常考题型,同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧,准确地辨析哪个力做的功是有用功,哪个力做的功又是总功,就能正确快速地解题。机械效率计算公式:。?1)竖直方向提升物体:(h为物体提升高度,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。?2)水平方向拉动物体:(f为摩擦力,l为物体移动距离,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。? 3.斜面的机械效率:(h为斜面高,S为斜面长,G为物重,F为沿斜面对物体的拉力)。技巧一:简化法简化法:这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。【例题展示】例题1(2018?盘锦)如图所示,利用滑轮组匀速提升重为10N的物体,动滑轮重2N,物体被提升了0.5m,不计绳重和摩擦,则绳子的自由端移动的距离是________m,绳端的拉力F是________N,其中定滑轮的作用是________。【解析】(1)由图知n=2,绳子自由端移动的距离:s=2h=2×0.5m=1m;(2)滑轮组承担物重的绳子股数n=2,因为绳重和摩擦不计,所以绳端的拉力:F=(G物+G动)=×(10N+2N)=6N;(3)根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮,不能省力,但可以改变力的方向。【答案】1;6;改变力的方向。【跟踪训练】1.(2018?鄂尔多斯)如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最费力的是(不计机械自重和摩擦)( )A. B. C. D.2.(2018?郴州)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=2:3:63.(2018?贵港)同一滑轮用如图所示甲、乙两种装置匀速提升重均为10N的A、B两物体,已知滑轮重1N,绳重和滑轮的摩擦力不计。则下列说法中正确的是( )A.手的拉力F乙=10N B.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等 C.若A、B两物体都被提升0.5m,则利用乙装置做的有用功比较多 D.若A、B两物体都被提升0.5m,则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多4.(2018?乌鲁木齐)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.22N5.(2018?黄石)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如下两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是( )A.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度 B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少 C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率 D.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力6.(2018?大庆)如图所示,滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m/s,拉绳的力F是9N.由此可知( )A.物重是27N,物体的速度是0.4m/s B.物重是18N,物体的速度是0.6m/s C.物体受到的摩擦力是27N,物体的速度是0.4m/s D.物体受到的摩擦力是18N,物体的速度是0.6m/sD.若G1=G2,则甲、乙滑轮组所做的额外功相等7.(2018?哈尔滨)如图所示,利用滑轮组将重力为2N的物体,以0.2m/s的速度提升0.1m,拉力F为1.2N,下列说法正确的是( )A.绳自由端移动的速度为0.6m/s B.这个滑轮组是费力机械 C.滑轮组的机械效率为83.3% D.F所做的有用功为0.24J8.(2018?营口)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)9.(2018?青岛)工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物,绳子自由端被竖直拉上6m,额外功为300J.求滑轮组的机械效率技巧二:直接法 直接法是直接运用基本概念、基本规律,对备选项中的答案进行判断。选项常以物理学史、物理单位、物理观象、物理结论等内容为主,对应的题型多数是识记型选择题和填空题。这类题目主要用于考查学生对物理知识的记忆和理解程度,属常识性知识的题目。此类考题以选择题、填空题为主。【例题展示】例题2(2018?眉山)如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G,如下表:G/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F=________;当物体重力G=10N时,此滑轮组的机械效率η=________。【解析】由表格数据可知,重力G每增大1N,绳子自由端的拉力F增大0.5N,所以F与G成一次函数关系,设F与G关系的表达式为F=kG+b,由表格第一组数据,当G=1N,F=0.8N,则:0.8N=k×1N+b﹣①,由表格第二组数据,当G=2N,F=1.3N,则:1.3N=k×2N+b﹣②,②﹣①可得k=0.5,将k=0.5代入①解得b=0.3N,所以拉力F与物体所受重力G的关系式:F=0.5G+0.3N;当物体重力G=10N时,此时的拉力:F=0.5×10N+0.3N=5.3N;由图可知,有两段绳子拉着动滑轮;滑轮组的机械效率为:η=====≈94.3%。【答案】0.5G+0.3N;94.3%。【跟踪训练】1.(2018?广元)用如图所示的工具提升相同重物G,(不计摩擦,不计绳、滑轮和杠杆重)最省力的是( )A. B. C. D.2.(2018?巴彦淖尔)如图所示,滑轮组的每个滑轮质量相同,用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )A.用同一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变 B.若G1=G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率 C.若G1=G2,则拉力F1与F2所做的总功相等 D.若G1=G2,则甲、乙滑轮组所做的额外功相等3.(2018?福建)如图,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程( )A.额外功较小 B.额外功较大 C.总功较小 D.总功较大4.(2018?哈尔滨)如图所示,利用滑轮组将重力为2N的物体,以0.2m/s的速度提升0.1m,拉力F为1.2N,下列说法正确的是( )A.绳自由端移动的速度为0.6m/s B.这个滑轮组是费力机械 C.滑轮组的机械效率为83.3% D.F所做的有用功为0.24J5.(2018?曲靖)如图所示,体重为500N的小强站在水平地面上,竖直向下拉动绳子使600N的物体匀速上升2m,绳端向下移动的距离为________m;若不计绳重,滑轮重及摩擦,小强对地面的压力是________N。6.(2018?营口)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)7.(2018?盘锦)如图所示,利用滑轮组匀速提升重为10N的物体,动滑轮重2N,物体被提升了0.5m,不计绳重和摩擦,则绳子的自由端移动的距离是________m,绳端的拉力F是________N,其中定滑轮的作用是________。8.(2018?河南)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。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及摩擦,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)9.(2018?巴中)如图所示,用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m,拉力F为200N,则有用功为________J,滑轮组机械效率为________。若增加所提物体的重力,滑轮组机械效率________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。(不计绳重和摩擦)10.(2018?凉山州)用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,请在图中画出最省力的绕法。11.(2018?六盘水)如图所示,请画出滑轮组最省力的绕法。技巧三:应用类分析法应用类分析法:运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量,我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。此类考题主要是综合计算题。2·1·c·n·j·y【例题展示】例题3(2018?南充)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。【解析】(1)物体下降速度为:v===1m/s;因为有4段绳子,所以绳子上升的速度为:v绳=4v物=4×1m/s=4m/s;(2)因为有4段绳子,所以绳子运动距离s=4h=4×3m=12m;放绳子的有用功:W有用=Gh=160N×3m=480J;放绳子的总功:W总=Fs=50N×12m=600J;滑轮组的效率:η1=×100%=×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)可得,动滑轮重力:G动=4F﹣G=4×50N﹣160N=40N;已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为:η2=η1=×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:η2====60%,解得F拉物=60N;完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得:4F绳=F拉物+G动,则人对绳子的拉力:F绳=(F拉物+G动)=(60N+40N)=25N,因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为:G人=m人g=50kg×10N/kg=500N,对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力:F支=G人+F绳=500N+25N=525N。因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N。【答案】(1)工人放绳的速度为4m/s。(2)滑轮组的效率η1为80%;(3)求当物体完全浸没水中后,工入对地面的压力为525N。【跟踪训练】1.(2018?安徽)如图所示,当工人师傅用400N的拉力向下拉绳时,可使重680N的重物匀速上升,此过程中滑轮组的机械效率为________。2.(2018?临沂)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”)。3.(2018?德阳)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是________%,物体所受摩擦力是________N.(取g=10N/kg)4.(2018?枣庄)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“=”)5.(2018?德阳)如图所示为一吊运设备的简化模型图,图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动,现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B,已知两物体重力GA=1.75GB。当对A施以竖直向上的拉力TA=1500N时,物体A静止,受到地面支持力是NA;当对B施以竖直向上的拉力TB=1000N时,物体B也静止,受到地面支持力是NB;且NA=2NB。求:(1)物体A的重力GA和地面支持力NA大小;(2)当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F=625N的拉力时,物体B恰好以速度v被匀速提升,已知此时拉力F功率为500W,滑轮组机械效率力80%,不计各种摩擦和绳子质量,物体B的速度v为多少?6.(2018?长春)在翻建长春东大桥的施工中,起重机将质量为4.5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m,而它的电动机所做的功是2×105J.(g取10N/kg)求:(1)起重机对钢材所做的有用功。(2)起重机的机械效率。7.(2017?金昌)如图所示,在200N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300N的物体匀速向上提升2m,不计摩擦和绳的重力。(g=10N/kg)求:(1)动滑轮的质量;(2)此过程中所做的有用功;(3)此过程中滑轮组的机械效率。8.(2017?凉山州)同种材料制成的两个实心正方体A、B,密度均为ρ,他们的重力分别为GA、GB,如图1放在水平桌面上静止时,两个物体对桌面的压强分别是pA、pB;如图2所示,匀速提升浸没在水中的A物体,匀速提升过程中A物体一直没有露出水面,此时滑轮组的机械效率为75%,已知动滑轮重为G动,且G动:GA:GB=1:4:32,滑轮组工作中不计绳子摩擦及绳重。求:(1)水平桌面压强之比pA:pB是多少?(2)正方体材料的密度是多少?9.(2017?南通)工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为120W.(g取10N/kg)求:(1)有用功;(2)滑轮组的机械效率;(3)若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小为300N,额外功占总功的20%,工人提升货物的重。10.(2017?乌鲁木齐)如图所示装置是实验室在用轻绳绕成的滑轮组。悬挂的重物G=4.8N,当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均为F1=1.8N;当重物匀速上升时,手对轻绳的拉力为F2=2.0N,且物重上升过程中动滑轮恰好转过1圈。已知动滑轮周边凹槽的周长C=0.3m,求(1)动滑轮的重力;(2)重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率。专题十 与滑轮(组)相关计算类题解答技巧1.概述:与滑轮(组)相关计算题是常考题型,占有的分值比例较高,故打好此类题型解题方法对做好应考准备工作具有实际意义。21cnjy.com2.与滑轮(组)有关的考题主要分为三个方面:(1)力的问题;(2)动力移动距离问题;(3)效率问题。(1)力的问题:可以省力,也可以改变力的方向。使用滑轮组时,有几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即(条件:不计动滑轮、绳重和摩擦);如果不忽略动滑轮的重量则:。(2)动力移动距离问题:动力移动距离和重物移动的距离h的关系是:使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子吊着物体,提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍,即S=nh。(n表示承担物重绳子的段数)(3)效率问题:机械效率的计算题是中考的常考题型,同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧,准确地辨析哪个力做的功是有用功,哪个力做的功又是总功,就能正确快速地解题。机械效率计算公式:。?1)竖直方向提升物体:(h为物体提升高度,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。?2)水平方向拉动物体:(f为摩擦力,l为物体移动距离,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。? 3.斜面的机械效率:(h为斜面高,S为斜面长,G为物重,F为沿斜面对物体的拉力)。技巧一:简化法简化法:这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理,找出题目中的相关环节或相关点,使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化,可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱,把要解答的问题解决。【例题展示】例题1(2018?盘锦)如图所示,利用滑轮组匀速提升重为10N的物体,动滑轮重2N,物体被提升了0.5m,不计绳重和摩擦,则绳子的自由端移动的距离是________m,绳端的拉力F是________N,其中定滑轮的作用是________。【解析】(1)由图知n=2,绳子自由端移动的距离:s=2h=2×0.5m=1m;(2)滑轮组承担物重的绳子股数n=2,因为绳重和摩擦不计,所以绳端的拉力:F=(G物+G动)=×(10N+2N)=6N;(3)根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮,不能省力,但可以改变力的方向。【答案】1;6;改变力的方向。【跟踪训练】1.(2018?鄂尔多斯)如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最费力的是(不计机械自重和摩擦)( )A. B. C. D.【解析】设物体重力为G,不计机械自重和摩擦:A、图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则F1=2G;B、图中为斜面,在直角三角形中,30°角所对的直角边h为斜边s的一半,不计机械自重和摩擦,总功与有用功相等,则F2s=Gh,所以F2=G=0.5G;C、图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轮上,则F3=G;D、图中为杠杆,动力臂等于阻力臂,则F4=G;因此动力最大的是F1。故选A。【答案】A2.(2018?郴州)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【解答】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。【答案】B3.(2018?贵港)同一滑轮用如图所示甲、乙两种装置匀速提升重均为10N的A、B两物体,已知滑轮重1N,绳重和滑轮的摩擦力不计。则下列说法中正确的是( )A.手的拉力F乙=10N B.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等 C.若A、B两物体都被提升0.5m,则利用乙装置做的有用功比较多 D.若A、B两物体都被提升0.5m,则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多【解析】A、乙滑轮是动滑轮,绳重和摩擦不计,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,F乙=(G+G动)=×(10N+1N)=5.5N,故A错误;B、因为匀速提升,故所受的合力都为零,故B正确;CD、甲乙装置所做的有用功相同,用乙装置提重物时,得提起动滑轮所做额外功较多,故CD错误。故选B。【答案】B4.(2018?乌鲁木齐)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【解析】由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数分别为:n1=3,n2=2,每个滑轮的重力相等,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。【答案】B5.(2018?黄石)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如下两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是( )A.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度 B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少 C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率 D.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力【解析】A、用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升2h高度,故A错误;B、拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮时,提起动滑轮需要做功故做功较多,故B错误;C、减小动滑轮质量,可以减小额外功,故可以提高动滑轮的机械效率,故C正确。D、用定滑轮拉重物,向各个方向的拉力都等于物重,故D错误。故选C。【答案】C6.(2018?大庆)如图所示,滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2m/s,拉绳的力F是9N.由此可知( )A.物重是27N,物体的速度是0.4m/s B.物重是18N,物体的速度是0.6m/s C.物体受到的摩擦力是27N,物体的速度是0.4m/s D.物体受到的摩擦力是18N,物体的速度是0.6m/s【解析】本题滑轮组做功是克服摩擦力做功,有3段绳子承担拉力,因此物体受到的摩擦力是f=3×9N=27N;物体移动的速度:v==0.4m/s。故选C。【答案】C【答案】B7.(2018?哈尔滨)如图所示,利用滑轮组将重力为2N的物体,以0.2m/s的速度提升0.1m,拉力F为1.2N,下列说法正确的是( )A.绳自由端移动的速度为0.6m/s B.这个滑轮组是费力机械 C.滑轮组的机械效率为83.3% D.F所做的有用功为0.24J【解析】A、由图可知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,绳自由端移动的速度v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s,故A错;B、由题知拉力F=1.2N,G=2N,因为F<G,所以这个滑轮组是省力机械,故B错;CD、拉力做的有用功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J,拉力端移动距离s=2h=2×0.1m=0.2m,拉力做的总功W总=Fs=1.2N×0.2m=0.24J,滑轮组的机械效率:η==×100%≈83.3%,故C正确、D错。故选C。【答案】C8.(2018?营口)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)【解析】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:s=2s物=2×1m=2m;绳子自由端移动的速度:v===0.4m/s;拉力做的功:W=Fs=4N×2m=8J;不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦,由F=f可得,物体受到的摩擦力:f=2F=2×4N=8N;【答案】0.4;8;8。9.(2018?青岛)工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物,绳子自由端被竖直拉上6m,额外功为300J.求滑轮组的机械效率【解析】由图知,n=3,由s=nh可得,货物提升的高度:h===2m,则所做的有用功:W有用=Gh=600N×2m=1200J;拉力所做的总功:W总=W有用+W额=1200J+300J=1500J;则滑轮组的机械效率:η==×100%=80%。【答案】滑轮组的机械效率为80%。技巧二:直接法 直接法是直接运用基本概念、基本规律,对备选项中的答案进行判断。选项常以物理学史、物理单位、物理观象、物理结论等内容为主,对应的题型多数是识记型选择题和填空题。这类题目主要用于考查学生对物理知识的记忆和理解程度,属常识性知识的题目。此类考题以选择题、填空题为主。【例题展示】例题2(2018?眉山)如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G,如下表:G/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F=________;当物体重力G=10N时,此滑轮组的机械效率η=________。【解析】由表格数据可知,重力G每增大1N,绳子自由端的拉力F增大0.5N,所以F与G成一次函数关系,设F与G关系的表达式为F=kG+b,由表格第一组数据,当G=1N,F=0.8N,则:0.8N=k×1N+b﹣①,由表格第二组数据,当G=2N,F=1.3N,则:1.3N=k×2N+b﹣②,②﹣①可得k=0.5,将k=0.5代入①解得b=0.3N,所以拉力F与物体所受重力G的关系式:F=0.5G+0.3N;当物体重力G=10N时,此时的拉力:F=0.5×10N+0.3N=5.3N;由图可知,有两段绳子拉着动滑轮;滑轮组的机械效率为:η=====≈94.3%。【答案】0.5G+0.3N;94.3%。【跟踪训练】1.(2018?广元)用如图所示的工具提升相同重物G,(不计摩擦,不计绳、滑轮和杠杆重)最省力的是( )A. B. C. D.【解析】由题知,不计摩擦和动滑轮、杠杆重,A、使用的是动滑轮,F=G;B、使用的是滑轮组,n=3,F=G;C、使用的是定滑轮,F=G;D、设杠杆的长度为L,则动力臂为L,阻力臂为,则FL=G×,F=。故由以上计算可知B最省力。故选B。【答案】B2.(2018?巴彦淖尔)如图所示,滑轮组的每个滑轮质量相同,用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )A.用同一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变 B.若G1=G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率 C.若G1=G2,则拉力F1与F2所做的总功相等 D.若G1=G2,则甲、乙滑轮组所做的额外功相等【解析】A.用同一个滑轮组提起不同的重物时,额外功不变,但有用功不同,有用功和总功的比值不同,则滑轮组的机械效率不同,故A错误;BC.若G1=G2,且货物被提升的高度相同,根据W有=G物h可知,两滑轮组所做的有用功相等;不计绳重和摩擦,拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功,因甲滑轮组只有1个动滑轮(即动滑轮重更小),所以由W总=(G物+G动)h可知,甲滑轮组做的总功小于乙滑轮组做的总功,由η=可知,甲滑轮组的机械效率高,故B正确,C错误;D.两物体被提升的高度相同,动滑轮的重力不同,根据W=G动h可知,甲、乙滑轮组所做的额外功不相等,故D错误。故选B。【答案】B。3.(2018?福建)如图,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程( )A.额外功较小 B.额外功较大 C.总功较小 D.总功较大【解析】AB、由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W额=G动h知,提升A和B所做额外功相同,故A、B错误;CD、不计绳重与摩擦的影响,滑轮组的机械效率:η==,额外功相同,提升A物体时滑轮组的机械效率较大,所以提升A物体所做的有用功较大,其总功较大,故C错误、D正确。故选D。【答案】D。4.(2018?哈尔滨)如图所示,利用滑轮组将重力为2N的物体,以0.2m/s的速度提升0.1m,拉力F为1.2N,下列说法正确的是( )A.绳自由端移动的速度为0.6m/s B.这个滑轮组是费力机械 C.滑轮组的机械效率为83.3% D.F所做的有用功为0.24J【解析】A、由图可知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,绳自由端移动的速度v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s,故A错;B、由题知拉力F=1.2N,G=2N,因为F<G,所以这个滑轮组是省力机械,故B错;CD、拉力做的有用功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J,拉力端移动距离s=2h=2×0.1m=0.2m,拉力做的总功W总=Fs=1.2N×0.2m=0.24J,滑轮组的机械效率:η==×100%≈83.3%,故C正确、D错。故选C。【答案】C5.(2018?曲靖)如图所示,体重为500N的小强站在水平地面上,竖直向下拉动绳子使600N的物体匀速上升2m,绳端向下移动的距离为________m;若不计绳重,滑轮重及摩擦,小强对地面的压力是________N。【解析】由图知,有2段绳子承担物重,则绳端向下移动的距离:s=nh=2×2m=4m;若不计绳重,滑轮重及摩擦,则绳子的拉力:F=G=×600N=300N,人拉绳的力和绳子拉人的力是一对相互作用的力,大小相等,人受到绳子竖直向上的拉力、地面向上的支持力和向下的重力而静止,所以F支+F=G人,则F支=G人﹣F=500N﹣300N=200N,因支持力与压力是一对相互作用力,大小相等,所以,小强对地面的压力:F压=F支=200N。【答案】4;200。6.(2018?营口)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)【解析】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:s=2s物=2×1m=2m;绳子自由端移动的速度:v===0.4m/s;拉力做的功:W=Fs=4N×2m=8J;不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦,由F=f可得,物体受到的摩擦力:f=2F=2×4N=8N;【答案】0.4;8;8。7.(2018?盘锦)如图所示,利用滑轮组匀速提升重为10N的物体,动滑轮重2N,物体被提升了0.5m,不计绳重和摩擦,则绳子的自由端移动的距离是________m,绳端的拉力F是________N,其中定滑轮的作用是________。【解析】(1)由图知n=2,绳子自由端移动的距离:s=2h=2×0.5m=1m;(2)滑轮组承担物重的绳子股数n=2,因为绳重和摩擦不计,所以绳端的拉力:F=(G物+G动)=×(10N+2N)=6N;(3)根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮,不能省力,但可以改变力的方向。【答案】1;6;改变力的方向。8.(2018?河南)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。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及摩擦,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)【解析】(1)20个坠砣的总重力:G=mg=25kg×20×10N/kg=5000N,由图知,使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,可得G=FA,则输电线A端受到的拉力大小:FA=2G=2×5000N=1×104N;(2)图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h=2sA,则输电线A端向左移动的距离:sA=h=×30cm=15cm。【答案】1×104;15。9.(2018?巴中)如图所示,用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m,拉力F为200N,则有用功为________J,滑轮组机械效率为________。若增加所提物体的重力,滑轮组机械效率________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。(不计绳重和摩擦)【解析】(1)有用功为:W有用=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J;(2)由图可知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m。拉力做的总功为:W总=Fs=200N×2m=400J,则滑轮组的机械效率:η==×100%=75%;(3)增加所提物体的重力时,有用功增大,不计绳重和摩擦,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变大。【答案】300; 75%; 变大。10.(2018?凉山州)用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,请在图中画出最省力的绕法。【解析】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:。【答案】见解析11.(2018?六盘水)如图所示,请画出滑轮组最省力的绕法。【解析】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,可绕线方法有两股和三股两种,两种方法都达到了省力的目的,但拉力的方向不同,有三股绕线的方法拉力方向向上;有两股绕线的方法拉力方向向下,在不计滑轮自重及摩擦的情况下,动滑轮和重物由几股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物重的几分之一。由此可知绳子股数越多越省力,根据题意滑轮组最省力的绕法是绳子股数最多,即三股绕线的方法。具体图形如下:【答案】见解析技巧三:应用类分析法应用类分析法:运用数学工具解决物理问题,是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题,都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量,我们可以根据题目的数据建立两个方程,然后求解未知量。此类考题主要是综合计算题。2·1·c·n·j·y【例题展示】例题3(2018?南充)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。【解析】(1)物体下降速度为:v===1m/s;因为有4段绳子,所以绳子上升的速度为:v绳=4v物=4×1m/s=4m/s;(2)因为有4段绳子,所以绳子运动距离s=4h=4×3m=12m;放绳子的有用功:W有用=Gh=160N×3m=480J;放绳子的总功:W总=Fs=50N×12m=600J;滑轮组的效率:η1=×100%=×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)可得,动滑轮重力:G动=4F﹣G=4×50N﹣160N=40N;已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为:η2=η1=×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:η2====60%,解得F拉物=60N;完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得:4F绳=F拉物+G动,则人对绳子的拉力:F绳=(F拉物+G动)=(60N+40N)=25N,因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为:G人=m人g=50kg×10N/kg=500N,对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力:F支=G人+F绳=500N+25N=525N。因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N。【答案】(1)工人放绳的速度为4m/s。(2)滑轮组的效率η1为80%;(3)求当物体完全浸没水中后,工入对地面的压力为525N。【跟踪训练】1.(2018?安徽)如图所示,当工人师傅用400N的拉力向下拉绳时,可使重680N的重物匀速上升,此过程中滑轮组的机械效率为________。【解析】由图可知,滑轮组承担物重的绳子段数:n=2,由η====得,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=85%。【答案】85%。2.(2018?临沂)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”)。【解析】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:F=(G+G动)=(140N+20N)=80N;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。【答案】80;变大。3.(2018?德阳)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是________%,物体所受摩擦力是________N.(取g=10N/kg)【解析】(1)有用功:W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功:W总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率:η==×100%=60%;(2)额外功:W额=W总﹣W有=200J﹣120J=80J,由W额=fs可得,物体所受的摩擦力:f===40N。【答案】60;40。4.(2018?枣庄)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“=”)【解析】(1)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;(2)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。【答案】>;<。5.(2018?德阳)如图所示为一吊运设备的简化模型图,图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动,现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B,已知两物体重力GA=1.75GB。当对A施以竖直向上的拉力TA=1500N时,物体A静止,受到地面支持力是NA;当对B施以竖直向上的拉力TB=1000N时,物体B也静止,受到地面支持力是NB;且NA=2NB。求:(1)物体A的重力GA和地面支持力NA大小;(2)当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F=625N的拉力时,物体B恰好以速度v被匀速提升,已知此时拉力F功率为500W,滑轮组机械效率力80%,不计各种摩擦和绳子质量,物体B的速度v为多少?【解析】(1)当对A施以竖直向上的拉力FA=1500N时,物体A静止,受到地面支持力是NA;对A,由力的平衡条件可得:FA+NA=GA,即:1500N+NA=GA﹣①,已知两物体重GA=1.75GB,且NA=2NB,所以①式可写为:1500N+2NB=1.75GB﹣②,当对B施以竖直向上的拉力FB=1000N时,物体B静止,受到地面支持力是NB;对B,由力的平衡条件可得:FB+NB=GB,即:1000N+NB=GB﹣③,②﹣③得,500N+NB=0.75GB﹣④,③﹣④得,500N=0.25GB,解得GB=2000N,代入解得:NB=1000N,GA=3500N;NA=2000N;(2)已知绳子自由端的拉力F=625N,η=80%,物体B重为2000N,设承担物重的绳子段数为n,则η=====80%,解得:n=4。又因为拉力F做功的功率P=500W,由P=Fv得,绳子自由端运动的速度为:v绳===0.8m/s,则物体B匀速上升的速度为:v=v绳=×0.8m/s=0.2m/s。【答案】(1)物体A的重力GA是3500N;地面支持力NA大小是2000N;(2)物体B的速度v为0.2m/s。6.(2018?长春)在翻建长春东大桥的施工中,起重机将质量为4.5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m,而它的电动机所做的功是2×105J.(g取10N/kg)求:(1)起重机对钢材所做的有用功。(2)起重机的机械效率。【解析】(1)钢材的重力:G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N,起重机对钢材所做的有用功:W有用=Gh=4.5×104N×2m=9×104J;(2)由题知,电动机做的总功:W总=2×105J,则起重机的机械效率:η==×100%=45%。【答案】(1)起重机对钢材所做的有用功为9×104J;(2)起重机的机械效率为45%。7.(2017?金昌)如图所示,在200N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300N的物体匀速向上提升2m,不计摩擦和绳的重力。(g=10N/kg)求:(1)动滑轮的质量;(2)此过程中所做的有用功;(3)此过程中滑轮组的机械效率。【解析】(1)由图可知,n=2,不计摩擦和绳的重力,拉力F=(G+G动),则动滑轮的重力:G动=nF﹣G=2×200N﹣300N=100N,动滑轮的质量:m动===10kg;(2)此过程中所做的有用功:W有用=Gh=300N×2m=600J,(3)绳端移动的距离s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功:W总=Fs=200N×4m=800J,该滑轮组的机械效率:η==×100%=75%。【答案】(1)动滑轮的质量为10kg;(2)此过程中所做的有用功为600J;(3)此过程中滑轮组的机械效率为75%。8.(2017?凉山州)同种材料制成的两个实心正方体A、B,密度均为ρ,他们的重力分别为GA、GB,如图1放在水平桌面上静止时,两个物体对桌面的压强分别是pA、pB;如图2所示,匀速提升浸没在水中的A物体,匀速提升过程中A物体一直没有露出水面,此时滑轮组的机械效率为75%,已知动滑轮重为G动,且G动:GA:GB=1:4:32,滑轮组工作中不计绳子摩擦及绳重。求:(1)水平桌面压强之比pA:pB是多少?(2)正方体材料的密度是多少?【解析】(1)正方体物体的重力G=mg=ρVg=ρL3g,且A、B两个物体的密度相同,所以AB两个正方体重力之比:GA:GB=ρ(LA)3g:ρ(LB)3g=LA3:LB3=4:32=1:8,解得A、B的边长之比:LA:LB=1:2,因为正方体物体对水平桌面的压强p======ρgL,所以水平桌面的压强之比:pA:pB=ρLAg:ρLBg=LA:LB=1:2;(2)由题知,G动:GA=1:4,则动滑轮重力G动=GA,物体A浸没在水中受到的浮力:F浮=ρ水V排g=ρ水VAg,物体A的重力:GA=ρVAg,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率:η======75%,解得正方体材料的密度:ρ=4ρ水=4×1×103kg/m3=4×103kg/m3。【答案】(1)水平桌面压强之比pA:pB是1:2;(2)正方体材料的密度是4×103kg/m3。9.(2017?南通)工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为120W.(g取10N/kg)求:(1)有用功;(2)滑轮组的机械效率;(3)若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小为300N,额外功占总功的20%,工人提升货物的重。【解析】(1)货物的重力:G=mg=45kg×10N/kg=450N;有用功:W有用=Gh=450N×2m=900J;(2)拉力做的总功:W总=Pt=120W×10s=1200J;滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=75%;(3)由图可知n=3,已知额外功占总功的20%,则此时的机械效率η′=1﹣20%=80%;此时的机械效率:η′====,所以提升物体的重力:G=η′nF=80%×3×300N=720N。【答案】(1)有用功为900J;(2)滑轮组的机械效率为75%;(3)工人提升货物的重为720N。10.(2017?乌鲁木齐)如图所示装置是实验室在用轻绳绕成的滑轮组。悬挂的重物G=4.8N,当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均为F1=1.8N;当重物匀速上升时,手对轻绳的拉力为F2=2.0N,且物重上升过程中动滑轮恰好转过1圈。已知动滑轮周边凹槽的周长C=0.3m,求(1)动滑轮的重力;(2)重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率。【解析】(1)由图可知,n=3;当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均为F1=1.8N;则有:F1=(G+G动),故G动=3F1﹣G=3×1.8N﹣4.8N=0.6N;(2)因为物体上升h,动滑轮也上升h,而绳子自由端上升3h(相对于地面),所以绳子自由端相对于动滑轮移动距离为2h,即物体上升高度h是绳子自由端相对于滑轮移动距离的一半。所以物体上升的高度h=C=×0.3m=0.15m,拉力端移动距离s=3h=3×0.15m=0.45m。W有=Gh=4.8N×0.15m=0.72J;所做的总功为:W总=F2s=2N×0.45m=0.9J;机械效率为:η==×100%=80%;【答案】(1)动滑轮的重力为0.6N;(2)重物上升过程中的有用功为0.72J;总功为0.9J;滑轮组的机械效率为80%。 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