资料简介
动滑轮拉力的计算
一、单选题
1.如图所示,工人师傅用动滑轮将箱子吊到阳台上,箱子重为500N,动滑轮重为10N.在工人师傅竖直向上的拉力F作用下,箱子匀速上升了2m,不计绳重和摩擦,则在此过程中( )
A.F=250N
B.F=510N
C.绳自由端被收起的长度为4m
D.装置的机械效率η=100%
2.如下图所示,拉力F=80N,物体重力G=120N,不计摩擦和绳重。若将物体匀速提高1m,以下说法不正确的是( )
A. 拉力做的有用功为80J B. 动滑轮的重力为40N
C. 拉力做的总功为160J D. 该滑轮组的机械效率为75%
3.用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N,手的拉力分别为F1和F2;机械效率分别为η甲和η乙(绳重和摩擦力不计)。则( )
A.F甲=F乙 η甲=η乙
B.F甲<F乙 η甲<η乙
C.F甲>F乙 η甲<η乙
D.F甲>F乙 η甲>η乙
4.如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是( )
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A.F1=F2 B.F3=F4 C. D.
5.用如图所示的滑轮或滑轮组,将同一物体匀速提高h,最省力的是(滑轮重不计)( )
A. B. C. D.
6.小柯用图中装置提升重为400牛的物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1米,物体也上升1米
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200牛
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
7.如图所示,站在水平地面上的工人用200N的拉力将360N重的木箱匀速向上提升时,木箱在10s的时间内上升了2.5m,滑轮组的机械效率为η1;如果工人用同一个滑轮组以相同的速度一次提升两个相同的木箱时,拉力的大小为F,拉力的功率为P,滑轮组的机械效率为η2。不计绳重和摩擦,则下列判断正确的是( )
A. 机械效率η1=90% B. 动滑轮的重力G=240N
C. 拉力的大小F=400N D. 拉力的功率P=100W
二、填空题
8.小刚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),小刚拉绳子的动力为________ 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”)。
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9.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.
10.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。
11.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。
12.小丽同学用水平力F拉动如图所示装置,使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm,物体B重50N(物体B与A始终接触),此过程中地面受到的摩擦力为10N,弹簧测力计的示数为8N.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦,则滑轮移动的速度为________m/s,物体A受到B施加的摩擦力________(选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”),水平拉力F为________N,水平拉力F的功率为________W。
13.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”
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或“不变”)。
14.学校升旗仪式上,当升旗手缓缓向下拉绳子时,旗子就会徐徐上升,这是由于旗杆顶部有一个________滑轮.认真分析如图,物体的重力都是20N,(不考虑摩擦和动滑轮的重力)当物体处于平衡状态时,拉力F的大小分别是FA=________N,FB=________N.
15.如图所示,该滑轮为________(选填“动滑轮”或“定滑轮”);在竖直向上F=10N力的作用下,重物沿竖直方向匀速上升,重物的重力为________N(不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦),重物上升速度为0.2m/s,则绳子自由端移动的速度为________m/s。
16.如图所示,两个物体的重力均为100N,(a)图中在力F1的作用下,杠杆处于平衡状态,不计杠杆的重及摩擦,则F1=________N;在b图中,不计绳和动滑轮的重及摩擦,则F2=________N。
17.如图所示,工人师傅用动滑轮将重600N的木箱吊到阳台上,动滑轮实质上是________的变形,使用时拉力应沿________方向,工人至少要用________N的拉力才能拉起木箱.
18.如图甲所示,一辆搬运砖头的独轮车,车箱和砖头所受总重力G=1200 N,推车时人手向上的力F应为________N;如图乙所示的动滑轮,支点为O,则动力臂LF是阻力臂LG的________倍。
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19.小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为________N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为________N。
20.如图所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上做匀速直线运动,该滑轮为________滑轮(选填“动”或“定”),如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦,则竖直向上的拉力F是________N.
21.如图所示为工人利用动滑轮将重物提到高处的情景。已知物体重为450N,工人用250N竖直向上的拉力拉绳子自由端,使重物匀速提高了2m。在此过程中,绳子自由端移动的距离为________m,拉力做功________J,该动滑轮的机械效率为________。
22.如图所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上做匀速直线运动,该滑轮为________滑轮(选填“动”或“定”),如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦,则竖直向上方向拉力F是________N。
23.利用如图所示的滑轮组提起一个重为2400N的物体,不计滑轮自重和摩擦,绳子的拉力F=________;如果用这个滑轮组达到更加省力的效果,就要改变绳子的绕线方法,则此时拉力F=________
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24.小明在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为________ N;水桶在升高的过程中重力势能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
25.如图所示,此滑轮可以看作________杠杆(选填“省力”、“等臂”或“费力”);若物体受到的重力为20牛且处于静止状态,不计摩擦和滑轮重力,力F的大小为________牛;物体上升时,它的重力势能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
三、计算题
26.如图,建筑工人用400N的拉力,将1000N重的物体匀速提升3m,所用的时间是15s,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮重;
(2)工人做有用功的功率;
(3)滑轮组的机械效率.
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27.如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场,工程师用起吊装置在江中起吊工件. 己知工件重4000N,每个滑轮重500N,声音在水中的传播速度是1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波,经过0.02s后收到回波.(不计绳重和摩擦,g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)求工件在水下的深度;
(2)不计工件的高度,求水对工件产生的压强;
(3)当工件在水面下匀速上升时,绳子自由端的拉力为500N,求工件的体积;
(4)不计动滑轮体积,求工件在水下匀速上升时滑轮组的机械效率(结果在小数点后保留一位数字).
28.考古工作者在河底发现了古代的石像,经潜水者测量它的体积约为2m3 . 如图所示,在打捞石像的过程中,考古工作者用动滑轮将石像匀速提升,需要竖直向上的拉力F=1.6×104N.在没有将石像提出水面前,若不计摩擦和滑轮重力,(ρ水=1.0×103kg/m,g=10N/kg)求:
(1)石像受到的浮力。
(2)石像的重力。
(3)石像的密度。
(4)若将石像提升了3m,石像受到水的压强减少了多少?
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答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】由图知道,使用的滑轮组承担物重的绳子股数是:n=2,所以,不计绳重和摩擦时,人对绳子的拉力是:F=(G物+G轮)/2=(500N+10N)/2=255N,AB不符合题意;由于箱子匀速上升了2m,所以,绳自由端被收起的长度是:L=2h=2×2m=4m,C符合题意;由η=W有用/W总×100%知道,滑轮组需要克服动滑轮重力做功,所以机械效率不可能是100%,D不符合题意,
故答案为:C。
【分析】s=nh;省一半力F=(G+G轮)求人对绳子的拉力;利用W有用=Gh求克服箱子重力所做的功,利用W总=Fs求拉力所做的功;利用η=×100%求动滑轮的机械效率.
2.【答案】A
【解析】【解答】A、拉力做的有用功:W有=Gh=120N×1m=120J,该说法不正确,故A符合题意;
B、不计摩擦和绳重,由F=(G+G动)得,动滑轮的重力:G动=2F-G=2×80N-120N=40N,该说法正确,故B不符合题意;
C、拉力做的总功:W总=Fs=F×2h=80N×2×1m=160J,该说法正确,故C不符合题意;
D、该滑轮组的机械效率:η=W有/W总×100%=×100%=75%,该说法正确,故D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】(1)拉力做的有用功利用W有=Gh计算;(2)利用F=(G+G动)计算动滑轮的重力;(3)由动滑轮的使用特点和上升高度,利用s=nh可求出绳子所移动的距离;拉力做的总功利用W总=Fs计算;(4)利用机械效率公式求滑轮组的机械效率。
3.【答案】D
【解析】【解答】(1)由图可知,甲滑轮是定滑轮,绳重和摩擦不计,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力,则:F甲=G=100N;
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,即拉力等于物体和动滑轮总重力的一半,则:
所以,F甲>F乙;(2)不计绳重和摩擦,甲图使用定滑轮时,不做额外功,机械效率等于1;乙图使用动滑轮时,要克服动滑轮重力做额外功,所以其机械效率一定小于1;则η甲>η乙,D符合题意,ABC符合题意。
故答案为:D。
【分析】使用定滑轮时,没有对滑轮做额外功,机械效率大,动滑轮可以省力,但有额外功,机械效率较小.
4.【答案】B
【解析】【解答】甲图是一个动滑轮,不计摩擦能够省一半的力,所以 ;当拉力方向与竖直方向有夹角时,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,由杠杆平衡条件知动力变大,即F2>F1 , A不符合题意;乙图是定滑轮,只能改变施力的方向,不省力也不费力,所以 ,C、D不符合题意,B符合题意,
故答案为:B。
【分析】动滑轮上不同的方向上拉力大小不同,定滑轮可以改变力的方向,但力的大小不变。
5.【答案】D
【解析】【解答】不计滑轮的重力,
A、图中滑轮是定滑轮,拉力F=G;
B、图中滑轮是动滑轮,拉力 ;
C、图中滑轮组的动滑轮绕2段绳,拉力 ;
D、图中滑轮组的动滑轮绕3段绳,拉力 ;
所以最省力的是D中滑轮组。
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故答案为:D。
【分析】定滑轮只改变力的方向,不省力,动滑轮上绳子的股数越多越省力。
6.【答案】C
【解析】【解答】由图可知,该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成,A不符合题意;使用动滑轮时,物体上升1m,则绳子的自由端会通过2m,B不符合题意;不计摩擦和滑动自重,使用动滑轮能省一半的力,物体的重力为400N,则拉力为200N,C符合题意;使用动滑轮能省力,使用定滑轮能改变力的方向,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】使用动滑轮时,拉力是总重力的一半.
7.【答案】A
【解析】【解答】由图分析可知. 90%,A符合题意;不计绳重和摩擦,则F= ,故动滑轮重力 =2F =2 200N . 360N=40N,B不符合题意;如果工人用同一个滑轮组以相同的速度一次提升两个相同的木箱时,拉力F= =380N,C不符合题意;v物= . 0.25m/s,拉力的功率P=Fv绳= F 2 v物=380N 2 0.25m/s =190W.D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】根据物体重力和高度变化计算有用功,利用功和时间的比值计算功率,有用功和总功的比计算机械效率.
二、填空题
8.【答案】80;变大
【解析】【解答】因为不计绳重和摩擦,所以使用动滑轮时动力为:
;
使用同一动滑轮,提升相同高度时,客服动滑轮重力做的额外功不变,增加水的重力,增大了有用功和总功,则额外功与总功的比值减小,有用功与总功的比值增大,即机械效率变大。
故答案为:80;变大。
【分析】(1)不计绳重和摩擦,根据即可求出拉力;
(2)根据增加物重,可以增大有用功,从而提高滑轮组的机械效率,进行分析即可。
9.【答案】省力;90%;325
【解析】【解答】解:使用动滑轮的好处是省力;η= =90%;由F= (G+G动)得:G动=2F-G=2×250N-450N=50N, F’= = =325N.
故答案为:省力;90%;325。
【分析】动滑轮的特点:省力但不能改变力的方向;根据η= 求解;先根据F= (G+G动)求出动滑轮的重力,再根据F= (G+G动)求解。
10.【答案】省力;300
【解析】【解答】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。
故答案为:省力;300.
【分析】三种杠杆:(1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1
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