资源描述
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=250NB.F=510NC.绳自由端被收起的长度为4mD.装置的机械效率=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80JB.动滑轮的重力为40NC.拉力做的总功为160JD.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；机械效率分别为甲和乙（绳重和摩擦力不计）。则（ ） A.F甲=F乙 甲=乙B.F甲F乙 甲乙C.F甲F乙 甲乙D.F甲F乙 甲乙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（ ） A.F1=F2B.F3=F4C.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1；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2。不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（ ）A.机械效率190%B.动滑轮的重力G240NC.拉力的大小F400ND.拉力的功率P100W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”）。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_N10.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”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=_N15.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。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_N21.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=_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. 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，水=1.0103kg/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=1.6104N在没有将石像提出水面前，若不计摩擦和滑轮重力，（水=1.0103kg/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？ 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=22m=4m，C符合题意；由=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=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=120N1m=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=280N-120N=40N，该说法正确，故B不符合题意；C、拉力做的总功：W总=Fs=F2h=80N21m=160J，该说法正确，故C不符合题意；D、该滑轮组的机械效率：=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；则甲乙，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F2F1 ， 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。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 . 360N40N,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PFv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；= =90%；由F= （G+G动）得：G动=2F-G=2250N-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= 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：L1L2,平衡时F1F2.特点是省力，但费距离.（如剪铁剪刀，铡刀，起子）(2)费力杠杆：L1F2.特点是费力，但省距离.（如钓鱼杠，理发剪刀等）(3)等臂杠杆：L1=L2,平衡时F1=F2.特点是既不省力，也不费力.（如：天平）根据F=G物求出拉力的大小.11.【答案】15；80；20 【解析】【解答】绳子自由端移动的距离s2h23m6m，拉力做的总功：W总Fs50N6m300J，则拉力的功率：P 15W。拉力做的有用功：W有Gh80N3m240J，则该装置的机械效率： 100% 100%80%。不计绳重及摩擦，由F （G+G动）可得动滑轮的重力：G动2FG250N80N20N。故答案为：15；80；20.【分析】利用物体重力和高度计算有用功，利用拉力和绳子移动的距离计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率，功和时间的比值计算功率，结合动滑轮上物体重力和拉力计算动滑轮的重力.12.【答案】0.1；水平向右；36；3.6 【解析】【解答】解：根据v= 得A物体运动的速度：v= =20cm/s,绳子的股数为2股，滑轮移动的速度为v滑= v= 20cm/s=10cm/s=0.1m /s；物体B在水平方向上受水平向右的拉力和A对B施加的向左的摩擦力是一对平衡力，所以A对B施加的摩擦力为8N且水平向左；A对B施加的向左的摩擦力和B对A施加的向右的摩擦力是一对相互作用力，所以B对A施加的向右的摩擦力为8N：A在水平方向受到向左的拉力F、B对A施加的向右的摩擦力、地面对A向右的摩擦力，所以绳子对A的拉力F=8N+10N=18N，F=2F=218N=36N,P=Fv=36N0.1m/s3.6W.故答案为：0.1；水平向右；36；3.6。【分析】根据v= 求出A运动的速度，再根据绳子是股数求出滑轮运动的速度；根据B的受力情况和二力平衡条件得出B受到摩擦力的方向和大小；根据A的受力情况求出绳子对A的拉力；根据P=Fv求出拉力的功率。13.【答案】80；变大 【解析】【解答】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： ；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。故答案为：80；变大。【分析】动滑轮上的拉力是总重力的一半，物体越重，滑轮的机械效率越大.14.【答案】定；20；10 【解析】【解答】（1）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定滑轮。使用定滑轮可以改变力的方向，但不省力。（2）左图为两个定滑轮，使用定滑轮不省力，不考虑摩擦和动滑轮的重力，所以FA=G=20N。右图是一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，承担重物的绳子的股数n=2，不考虑摩擦和动滑轮的重力，FB= 。故答案为：定；20；10.【分析】固定不动的滑轮是定滑轮，定滑轮可以改变力的方向，但不省力，动滑轮可以省力。15.【答案】动滑轮；20；0.4 【解析】【解答】由图知，使用过程中滑轮的轴随物体一起运动，所以属于动滑轮；不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,F= ,物体的重力为G=2F=210N=20N；绳子自由端移动的速度为v=20.2m/s=0.4m/s。故答案为：动滑轮；20；0.4。【分析】和物体一起运动的滑轮是动滑轮，动滑轮可以省力.16.【答案】25；50 【解析】【解答】由(a)可知F1的力臂L1是物体对杠杆拉力力臂L2的4倍，即L1=4L2 ， 根据杠杆处于平衡状态，不计杠杆的重及摩擦可得：F1=G=x100N=25N。不计绳和动滑轮的重及摩擦时，动滑轮实质是一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，所以F2=G=x100N=50N。故答案为：25； 50【分析】本题主要考查了杠杆的平衡条件；动滑轮省力情况；找出力臂间的关系是解题的关键。17.【答案】省力杠杆；竖直；300 【解析】【解答】动滑轮实质上是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，使用时最省力，拉力应沿竖直方向；不计动滑轮重和摩擦时，拉力为F=G=300N。故答案为：省力杠杆；竖直；300。【分析】动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力。18.【答案】360；2 【解析】【解答】(1)由图可知：独轮车在使用过程中,L11m,L20.3m，根据杠杆平衡原理F1L1F2L2得：FL1GL2 ， 所以,F 360N.(2)如图乙所示的动滑轮,支点为O,由于动滑轮实质上是个动力臂是阻力臂二倍的杠杆。即动力臂LF是阻力臂LG的2倍。故答案为：360；2.【分析】根据杠杆的平衡条件计算力的大小，使用动滑轮时，动力臂是阻力臂的2倍.19.【答案】100；20 【解析】【解答】因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=1/2G=1/2200N=100N；若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=1/2（G+G动）得G动=2FG=2110N200N=20N。故答案为：100；20.【分析】使用动滑轮可以省一半力.20.【答案】动；200 【解析】【解答】如图所示的滑轮工作特点可判断该滑轮为动滑轮；使用动滑轮能省一半力，不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，F=G/2=400N/2=200N。故答案为：动；200.【分析】能和物体一起移动的滑轮是动滑轮，使用动滑轮可以省一半力。21.【答案】4；1000；90% 【解析】【解答】由图知， ，则： ；拉力端移动的距离为4m，拉力做功为：；有用功为： ，滑轮组的机械效率为： 。故答案为：4；1000；90%。【分析】使用动滑轮可以省一半力，但费2倍的距离，利用拉力和移动距离的乘积计算拉力做的功，利用有用功和总功的比值计算机械效率。22.【答案】动；200 【解析】【解答】（1）如图所示的滑轮工作特点可判断该滑轮为动滑轮；（2）使用动滑轮能省一半力，不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，F= G= 400N=200N【分析】和物体一起移动的滑轮是动滑轮，使用动滑轮可以省一半力。23.【答案】600N；480N【解析】【解答】动滑轮上一共有4段绳子，所以绳子的拉力为F 600N。要使滑轮组更加省力，绕法如下图，此时动滑轮上一共有5段绳子，绳子的拉力为:F 480N.故答案为：600N，480N.【分析】动滑轮上一共有4段绳子，所以绳子的拉力为F 2400N/ 4，先连接动滑轮更省力.24.【答案】20；增大 【解析】【解答】使用动滑轮时，n=2，不计绳重及摩擦，拉力 ，则动滑轮重力： ；水桶在升高的过程中，质量不变、高度增大，则重力势能增大。故答案为：20；增大。【分析】不计绳重及摩擦，拉力F=（G+G动）；物体的重力势能与物体的质量、高度有关，质量越大、高度越大，物体的重力势能越大.25.【答案】省力；10；增大 【解析】【解答】由图知，该滑轮是动滑轮，其本质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆；不计摩擦和滑轮重力，使用动滑轮能省一半的力，故拉力F G 20N10N；物体上升时，高度升高，质量不变，故它的重力势能增大。故答案为：省力；10；增大.【分析】动滑轮可以看成是省力杠杆，拉力是物体重力的一半，物体的重力势能和高度有关。三、计算题26.【答案】（1）解：由图可知，承担物重的绳子股数n3，不计绳重和摩擦,由F 得，动滑轮重：nF 3400N1000N200N答：动滑轮重为200N（2）解：拉力做的有用功： Gh1000N3m3000J ， 工人做有用功的功率： 200W答：工人做有用功的功率为200W（3）解：绳子自由端移动的距离：snh33m9m ， 拉力做的总功： Fs400N9m3600J ， 则滑轮组的机械效率： 100% 100%83.3%答：滑轮组的机械效率83.3% 【解析】【分析】1）不计绳重和摩擦，根据F=（G物+G动）求出动滑轮重；（2）先根据W有=Gh求出有用功，再根据P=求拉力做的有用功的功率；（3）利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，然后根据W=Fs即可求出拉力做的功，根据=100%求出滑轮组的机械效率.27.【答案】（1）解:hvt 1500m/s0.02s15m（2）解:P水gh1.0103kg/m310N/kg15m1.5105Pa（3）解:不计绳重及摩擦，F拉 (G物G轮F浮)， F浮G物G轮nF拉4000N 500N3500N3000N， F浮水gV排 ，V排 0.3m3V工件（4）解:工件在水中匀速上升时，66.7 【解析】【分析】（1）利用s=vt求出超声波传播的距离，沉船在水下的深度等于超声波传播距离的一半；（2）利用液体压强计算公式p=gh求出受到的压强；（3）根据滑轮组F=（G-F浮+G轮）和阿基米德原理F浮=水gV排可求工件的体积；（4）不计绳重和摩擦，克服货物在水中拉力做的功为有用功，克服货物在水中拉力和动滑轮重做的功为总功；则该滑轮组的机械效率，利用=100%求出滑轮组的机械效率.28.【答案】（1）解：石像受到的浮力：F浮G排液gV排1103kg/m310N/kg2m32104N；（2）解：不计摩擦和滑轮重力，根据F （GF浮）可得石像的重力：G2F F浮21.6104N 2104N5.2104N；（3）解：石像的质量：m 5.2103kg；石像的密度： 2.6103kg/m3；（4）解：石像减少的水的压强pgh1103kg/m310N/kg3m3104Pa. 【解析】【分析】根据物体排开液体的体积计算浮力的大小，利用滑轮上的拉力和浮力，计算物体的重力，根据浮力计算物体的体积，利用重力计算物体的质量，利用质量和体积的比值计算密度，根据深度计算液体的压强的大小.13
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