一、初中物理滑轮组的省力问题
1．质量是6kg的物体A放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计滑轮和绳子的重和滑轮组内部的摩擦，则（g取10N/kg）（ ）
A．作用在绳端的拉力F为6N B．在1s内拉力F做功1.2J C．在1s内拉力F的功率是0.4W D．水平桌面对物体A的摩擦力是2N 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A．绳子上的力是相等的，因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F为2N．故A错误；
B．根据图示可知，滑轮组动滑轮上有三股绳子。物体A在1s内通过的距离为
s′=vt=0.2m/s×1s=0.2m
绳子自由端移动的距离为
s=3s′=3×0.2m=0.6m
在1s内拉力F做功为
W=Fs=2N×0.6m=1.2J
故B正确；
C．在1s内拉力F的功率为
P?故C错误；
W1.2J??1.2W t1sD．由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，物体做匀速直线运动，则
F?所以
f 3f=6N
故D错误。 故选B。
2．用一个动滑轮提起重100N的物体（绳重与摩擦不计），所用拉力60N。若用此动滑轮将重200N的物体以0.2m/s速度匀速上升时，拉力功率为_____W。较前一次提升物体，该滑轮的机械效率_____（选填“变大”、“不变”或“变小”） 【答案】44 变大 【解析】 【详解】
[1]根据题意可知，物体以0.2m/s速度匀速上升，对于动滑轮，绳子移动的速度
v=2?0.2m/s=0.4m/s
绳重与摩擦不计，则拉力
F=
即
1(G物+G动) 21(100N+G动) 2解得G动=20N，用此动滑轮将重200N的物体时，拉力
60N=
F′=?(200N+20N)=110N
拉力功率为
P=F′v=110N?0.4m/s=44W
拉力功率为44W。
[2]较前一次提升物体，物体的质量增加，重力增大，有用功增大，而摩擦不计、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增大。
12
3．用一个动滑轮将重为8N的物体匀速提高1m，所用竖直向上的拉力为5N，则动滑轮的机械效率为____%；用此动滑轮将重为18N物体也提高1m时，所做的总功是_______J。（不计绳重和摩擦） 【答案】80 20 【解析】 【分析】
使用动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子末端移动的距离s=2h，有用功就是将物体提升对物体做的功（W有?Gh），拉力F做的功为总功（W总?Fs），再利用机械效率的公式求出动滑轮的机械效率；根据W总?W有?W额求出额外功，不计绳重和摩擦，使用动滑轮做的额外功就是提升动滑轮做的功W额?G轮h，知道提升的高度，可以求出动滑轮重；再利用F?1G轮?G物?求拉力大小，知道s=2h，利用功的公式求拉力做的功（总?n功）大小，根据W?Gh求出有用功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率。 【详解】
[1]使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，物体被提升的高度h=1m，拉力移动距离
s?nh?2?1m?2m
有用功为
W有?Gh?8N?1m?8J
拉力做的总功为
W总?Fs?5N?2m?10J
滑轮组的机械效率
??W有8J?100%??100%?80% W总10J[2]根据W总?W有?W额可知，额外功为
W额?W总?W有?10J?8J?2J
不计绳重和摩擦，根据W额?G轮h可知，动滑轮的重力
G动?不计绳重和摩擦，则有
W额h?2J?2N 1mF??拉力做的总功
1????2N?18N??10N G动?G物?2??F?s?10N?2m?20J W总
4．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别匀速将两个相同的钩码在相同时间内提升相同高度，若不计绳子与滑轮的摩檫，__________装置更省力（选填“甲”或“乙”）。甲装置的机械效率__________乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）。甲图中若钩码总重100N，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重，若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升的高度为__________m，滑轮组的机械效率为__________。
【答案】甲 等于 2 83. 3% 【解析】 【详解】
[1]不计摩擦，拉力F=
1（G物+G轮），n甲=3，n乙=2，绳子受的拉力： nF甲=F乙=
∴
1（G物+G轮）， 31（G物+G轮）， 2F甲?F乙，
甲更省力；
[2]动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，故利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，据η==η乙；
[3]如甲图，泥桶由3股绳子承担，则n=3，s=3h，s=6m，泥桶上升的高度为：
W有用W总可知，滑轮组的机械效率相同，即：η甲
11s=?6m=2m； 33[4]不计摩擦及绳重，则滑轮组的机械效率为：
h=
η=
W有用W总=
W有用W有用?W额=
GhG100N==?100%≈83.3%。
Gh?G动hG?G动100N?20N
5．如图所示，在水平拉力F的作用下，重为300 N的物体恰能在水平桌面上以0.lm/s的速度做匀速直线运动，此时物体与桌面的摩擦力大小为60N（不计绳重、动滑轮重及摩擦），则拉力F=_________N及其功率P=_______W。
【答案】20 6 【解析】 【详解】
[1]由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3，不计绳重、动滑轮重及摩擦，则绳端的拉力：
F=
[2]绳子自由端移动的速度为：
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s；
则拉力F的功率为：
P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W。
11f=×60N=20N； 33
6．如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_____J。
【答案】12 60 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力
f=2×6N=12N
摩擦力为12N。 [2]拉力移动的距离
s′=2s=2?5m=10m
拉力做的功
W=Fs=6N×10m=60J
拉力做的功为60J。
7．小黄同学用水平力F拉动如图所示装置，使重200N的A物体5s内在水平地面上匀速运动了120cm，物体B重100N（物体B与A始终接触），此过程中A受到地面的摩擦力为24N，弹簧测力计的示数为16N。若不计滑轮重、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大小为____N，水平拉力F的功率为____W。
【答案】0.12 水平向右 80 9.6 【解析】 【分析】
滑轮为动滑轮，滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一；根据力的作用的相互性得出物体A受到B施加的摩擦力的大小及方向；物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA；而滑轮为动滑轮，滑水平拉力F为F左的2倍，据此计算水平拉力F的大小；然后利用P? Fv计算功率。 【详解】 [1]物体移动的速度
s物120?10?2mv物???0.24m/s
t5s则滑轮移动的速度
11v轮?v物??0.24m/s?0.12m/s
22
相关推荐：
loading