滑轮组经典习题30道
答案与评分标准
一、选择题(共18小题) 1、(2009?包头)如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是( )
A、所做的有用功为1J B、动滑轮自重0.2N C、拉力F做功的功率为0.3W D、该滑轮组的机械效率为83.3%
考点:滑轮组及其工作特点;功的计算;有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率;功率的计算。
专题:计算题;比较思想。 分析:(1)由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,工作特点是:可以达到既省力又改变力的作用方向.动滑轮由几段绳子承担,绳端移动的距离就是物体升高高度的几倍.
(2)结合功、功率和机械效率的公式分别计算出所做的有用功、动滑轮自重、拉力F做功的功率、该滑轮组的机械效率,然后和所提供的计算结果比较,得出正确的判断. 解答:解:A、∵用滑轮组提升物体,对物体做的功是有用功. ∴所做的有用功W用=Gh=10N×0.1m=1J.
∴该选项中,所做的有用功为1J,计算结果正确.
B、∵不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时,该滑轮组中的动滑轮由两段绳子承担,绳子上的拉力是物体和动滑轮总重的二分之一,则:动滑轮的重力G动=2F﹣G物=2×6N﹣10N=2N. ∴动滑轮自重0.2N,计算结果不正确.
C、∵用滑轮组提升物体,拉力F做的功是总功,则拉力F做功的功率
.
∴拉力F做功的功率为0.3W,计算结果不正确. D、∵该滑轮组的机械效率η=
.
∴该滑轮组的机械效率为83.3%,计算结果正确. 本题计算结果正确的有两个:A和D. 故选A、D.
点评:本题考查滑轮组的工作特点,利用公式逐个计算,然后和选项比较,计算过程注意格式,过程和结果都有单位.
2、如图所示,斜面长为3cm,高为lm,工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上.在这过程中( )
A、有用功是400J,总功是840J B、有用功是840J,额外功是400J C、总功是12O0J,机械效率是7O% D、有用功是400J,机械效率是7O% 考点:功的计算;有用功和额外功;斜面的机械效率。 专题:计算题;应用题。
分析:知道木箱重,将木箱提升1m做的功为有用功,利用W=Gh求解; 知道沿斜面方向用的推力大小和移动的距离,利用W=Fs求总功,再利用机械效率的公式求斜面的机械效率.
额外功等于总功和有用功的差. 解答:解:对木箱做的有用功: W有=Gh=840N×1m=840J, 利用斜面做的总功: W总=Fs=400m×3m=1200J;
额外功W额=W总﹣W有用=1200J﹣840J=360J, 斜面效率: η=
=
×100%=70%.
故选C.
点评:本题考查了功的计算、机械效率的计算,能区分并计算有用功和总功是本题的关键. 3、如图所示,小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组.他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上,两次吊重物时他拉绳的速度相同.不计摩擦和绳重,下列说法正确的是( )
A、两次吊物,小明所做的功和功率的多少相同,甲装置的效率高 B、两次吊物,小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同 C、两次吊物,小明所做的功率的大小和效率的高低相同,用甲装置做的功多 D、两次吊物,小明所做的功的多少和效率的高低相同,用乙装置时功率大 考点:功的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算。 专题:应用题。 分析:从题中知:重物的质量相同,两次拉绳的速度相等,重物上升的高度相同,滑轮相同.
先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙;再由η=
求出机械效率;最后根据
P=Fv比较功率的大小. 解答:解:
(1)小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功,因为物体重力相等,滑轮相同,上升的高度相同,所以两次做功相等;
(2)由W=Gh知,两次所做的有用功相等,所以机械效率相等;
(3)因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=(G物+G轮);乙图中有2段绳子拉着动滑轮,所以F乙=(G物+G轮);
F甲>F乙,V甲=V乙,根据P=Fv得P甲>P乙.
故选D.
点评:考查了功、功率、机械效率的计算,特别注意滑轮组的使用方法,滑轮组省力但不省功,机械效率等于有用功与总功的比值. 4、(2010?泉州)建筑工人用如图所示的滑轮组,将重800N的重物匀速提高5m,拉力所做的功为4800J,则该滑轮组的机械效率是( )
A、67% B、73% C、83% D、100%
考点:滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功。 专题:计算题。
分析:由装置可知承担物重的绳子股数n=2,重物上升h,则拉力端移动的距离s=2h,知道物重G和拉力大小F可以求出有用功、总功,根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率. 解答:解:由图可知,n=2,s=2h=2×5m=10m, 当提升G=800N的重物时, W有用=Gh=800N×5m=4000J, W总=4800J, 滑轮组的机械效率: η=
×100%=
×100%=83%.
故选C.
点评:本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法,因条件已给出,难度不大.
5、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度,则( )
A、甲滑轮组的机械效率高 C、F2做功的功率大
B、乙滑轮组的机械效率高
D、F1、F2做功的功率一样大
考点:滑轮(组)的机械效率;功率的计算。
分析:滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值,要正确地解决此题,关键是搞清有用功与总功的计算,还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重.功率是表示物体做功快慢的物理量,一定要注意题目中比较哪个功的功率.
解答:解:甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以S1=3h1 则η1=
乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以S2=2h2 则η2=
又因为G1=G2,F1=F2,
所以乙滑轮组的效率高.
两物体上升速度相同,所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度. 根据P=Fv,拉力F相同,所以F1的功率大. 故选B.
点评:此题主要考查了滑轮组机械效率的计算,以及功率的计算.同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系.
6、用完全相同的A、B两个滑轮组(绳重及摩擦忽略不计),分别提升重为G1和G2的两物体,若G1>G2,它们的机械效率分别为ηA和ηB,则( )
A、ηA>ηB C、ηA=ηB
B、ηA<ηB D、无法判断
考点:滑轮(组)的机械效率;机械效率的大小比较。
专题:推理法。
分析:知道绳重及摩擦忽略不计,利用滑轮组做的额外功就是提升动滑轮做的功,因为用的是完全相同的滑轮组,所以将重物提升高度相同时做的额外功相同; 提升的物重不同,当提升高度相同时,有用功不同,利用机械效率的公式η=分析机械效率的大小变化情况.
解答:解:设将两个物体提升高度均为h, ∵使用滑轮组时,绳重及摩擦忽略不计, ∴W额=G轮h,
当提升的物重变化时,额外功大小不变;﹣﹣﹣﹣﹣﹣① ∵η=
=
,
=
∴==1+,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵G1>G2,W有用=Gh,
∴做的有用功:W1>W2,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 由①②③综合分析:ηA>ηB.
故选A.
点评:本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法,利用好“当绳重及摩擦忽略不计时,W额=G轮h”是本题的关键.
7、两滑轮组装置如图所示,已知每个滑轮重力都为G0,摩擦和绳重均不计,用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时,甲、乙两滑轮组的机械效率之比是( )
A、6:7 B、7:6 C、5:6 D、5:7
考点:滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功;机械效率的大小比较。 专题:计算题;推理法。
分析:若将物体提升h,知道提升的物重利用功的公式求有用功;
因为摩擦和绳重均不计,知道每个滑轮重,可以计算使用滑轮组时的额外功(甲图有1个动