一、初中物理滑轮组的省力问题
1.如图所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则( )
A.甲、乙的拉力之比是2∶3 B.甲、乙的机械效率之比是1∶1 C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2 D.甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.不计绳重及摩擦,拉力
F?1G物?G轮? ?n1G物?G轮? ?21G物?G轮? ?3由图知,n甲=2,n乙=3,所以绳端的拉力分别为
F甲F乙?则甲乙拉力之比
F甲∶F乙?故A错误;
11G?G∶G物?G轮?=3∶2 ??物轮?23D.将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,则提升物体的速度相同,由图知,n甲=2,n乙=3,所以甲、乙绳的自由端速度分别为
v甲=2v v乙=3v
所以,甲、乙绳的自由端速度之比
v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3
故D错误;
C.由P?Fv可得,甲、乙拉力的功率之比
P甲:P乙?故C错误;
F甲v甲 3?2??1:1 F乙v乙2?3B.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=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,由??两滑轮组的机械效率相同,即甲、乙的机械效率之比
W有可得W总?甲:?乙=1:1
故B正确。 故选B。
2.(1)如图甲所示,图中的装置相当于一个_______(填一种简单机械的名称).
(2)如图乙所示,使用此简单机械的主要目的是_______.
(3)如图丙所示,橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部,中间系一个钩码,就做成了能自动回头的“魔罐”,当将”魔罐“在水平地面上滚出后,还能自动滚回来,这说 明_______.
【答案】滑轮组 省力 机械能之间可以相互转化 【解析】 【详解】
(1)[1]由图甲可知,绳子和木棍组合在一起,起到滑轮组的作用,用较小的力就可以使作用有较大力的两根木棍靠拢,说明使用该滑轮组可以省力;
(2)[2]图乙是过盘山公路,盘山公路相当于斜面,山高一定,盘山公路相当于增大了斜面长度,因为在斜面高一定时,斜面越长越省力,所以人们修建盘山公路的目的是为了省力; (3)[3]魔罐在开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能,当动能为零时,弹性势能最大,魔罐开始向回滚动,在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小,罐子动能增大,弹性势能转化为动能。魔罐来回滚动,说明了机械能是可以相互转化的。
3.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30N的物体A匀速拉动,已知绳子自由端速度为0.3m/s,物体A受到的摩擦力f?0.1G,水平拉力F为_____N,在2s内物体移动的距离为_____m。
【答案】1 0.2 【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
f?0.1G?0.1?30N?3N
不计绳重及摩擦,则水平拉力:
F?[2]物体的速度:
11f??3N?1N n311v物?v绳??0.3m/s?0.1m/s
n3