第十八讲 滑轮 机械效率
基础题
一、选择题
1.工人用相同且较轻的滑轮以图中甲、乙所示的两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度,若不计绳重、摩擦和空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.提升重物过程中,甲、乙两种方式中工人对地面的压力都减小
B.甲种方式中工人所用拉力小于乙种方式中工人所用拉力
C.甲种方式中绳端移动距离比乙种方式中绳端移动距离小
D.甲种方式中绳端拉力做的功比乙种方式中绳端拉力做的功多
2.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子受的拉力F1和F2大小相等
B.拉力对重物做功的功率相等
C.甲、乙两个滑轮组的机械效率不同
D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端速度相等
3.如图,重500 N的物体在大小为150 N的水平拉力作用下,沿水平地面向左匀速直线运动1 m,若物体和水平地面之间的摩擦力是240 N。下列说法正确的是( )
A.滑轮组做的有用功为500 J
B.拉力做功为150 J
C.滑轮组的机械效率为80%
D.此滑轮组省力也省距离
4.如图所示,工人借助滑轮组用250 N的拉力将重力为400 N的重物匀速提升2 m,用时8 s。下列说法正确的是( )
A.重物上升的速度为0.5 m/s
B.使用滑轮组做的有用功为1 000 J
C.滑轮组的机械效率为80%
D.滑轮组的机械效率越高,工人做功的功率越大
二、填空题
5.如图是建筑工地搬运建材常见的升降机简化图,使用的A、B、C、D四个滑轮中属于动滑轮的是 。装置中定滑轮的作用是: 。
6.如图是家用升降晾衣架的结构示意图,在升降过程中衣架和横杆始终保持水平。若晾衣架上现晾有4 kg的衣服,动滑轮、衣架与横杆总质量为1 kg,小明用力F拉动钢丝绳的自由端,使晾衣架在5 s内匀速上升0.5 m,不计绳重及摩擦,则钢丝绳自由端移动的速度为 m/s,拉力F的功率为 W,该晾衣架的机械效率为 %。
三、作图题
7.如图所示,人向上拉绳子使重物上升,画出滑轮组正确的绕线方式。
四、实验题
8.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同数量钩码的方法,分别做甲、乙、丙三组实验,实验数据如表所示:
次 数 钩码 重/N 钩码上 升距离 /m 弹簧测力 计的示数 /N 弹簧测力 计上升的 距离/m 机械 效率 %
1 2 0.05 1 0.15 66.7
2 4 0.05 1.7 0.15
3 6 0.05 2.4 0.15 83.3
(1)在实验操作中应该使钩码 上升;
(2)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 ;(保留三位有效数字)
(3)进行第3次测量时,滑轮组做的有用功是 J;
(4)分析实验数据,实验小组得出的结论是:同一滑轮组,物重越大,机械效率越 ;
(5)若提起同一重物,用较轻的动滑轮代替较重的动滑轮,则机械效率将变 。
中档题
9.如图所示是某升降电梯结构简图,它由轿厢、配重、电动机、A和B两条钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,轿厢与配重的运动方向始终相反。配重的质量为400 kg,空轿厢的质量是500 kg。某次,电梯装载了1 000 kg物品,6 s内匀速上升了12 m。不计钢丝绳重力和各种有害摩擦,求此过程中:(g取10 N/kg)
(1)A钢丝绳对轿厢施加的拉力。
(2)B钢丝绳对轿厢拉力的功率。
创新题
10.(2024·江苏一模)现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系,改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则:动滑轮自重为 N;图乙中曲线表明,同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大,最终 (选填“会”或“不会”)达到100%;仅改变图甲中的绕绳方式,重复上述实验,所得到的η-G物图线与图乙所示曲线 (选填“相同”或“不同”)。 第十八讲 滑轮 机械效率
基础题
一、选择题
1.工人用相同且较轻的滑轮以图中甲、乙所示的两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度,若不计绳重、摩擦和空气阻力,则下列说法正确的是(C)
A.提升重物过程中,甲、乙两种方式中工人对地面的压力都减小
B.甲种方式中工人所用拉力小于乙种方式中工人所用拉力
C.甲种方式中绳端移动距离比乙种方式中绳端移动距离小
D.甲种方式中绳端拉力做的功比乙种方式中绳端拉力做的功多
2.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(B)
A.绳子受的拉力F1和F2大小相等
B.拉力对重物做功的功率相等
C.甲、乙两个滑轮组的机械效率不同
D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端速度相等
3.如图,重500 N的物体在大小为150 N的水平拉力作用下,沿水平地面向左匀速直线运动1 m,若物体和水平地面之间的摩擦力是240 N。下列说法正确的是(C)
A.滑轮组做的有用功为500 J
B.拉力做功为150 J
C.滑轮组的机械效率为80%
D.此滑轮组省力也省距离
4.如图所示,工人借助滑轮组用250 N的拉力将重力为400 N的重物匀速提升2 m,用时8 s。下列说法正确的是(C)
A.重物上升的速度为0.5 m/s
B.使用滑轮组做的有用功为1 000 J
C.滑轮组的机械效率为80%
D.滑轮组的机械效率越高,工人做功的功率越大
二、填空题
5.如图是建筑工地搬运建材常见的升降机简化图,使用的A、B、C、D四个滑轮中属于动滑轮的是 A 。装置中定滑轮的作用是: 改变力的方向 。
6.如图是家用升降晾衣架的结构示意图,在升降过程中衣架和横杆始终保持水平。若晾衣架上现晾有4 kg的衣服,动滑轮、衣架与横杆总质量为1 kg,小明用力F拉动钢丝绳的自由端,使晾衣架在5 s内匀速上升0.5 m,不计绳重及摩擦,则钢丝绳自由端移动的速度为 0.4 m/s,拉力F的功率为 5 W,该晾衣架的机械效率为 80 %。
三、作图题
7.如图所示,人向上拉绳子使重物上升,画出滑轮组正确的绕线方式。
答:
四、实验题
8.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同数量钩码的方法,分别做甲、乙、丙三组实验,实验数据如表所示:
次 数 钩码 重/N 钩码上 升距离 /m 弹簧测力 计的示数 /N 弹簧测力 计上升的 距离/m 机械 效率 %
1 2 0.05 1 0.15 66.7
2 4 0.05 1.7 0.15
3 6 0.05 2.4 0.15 83.3
(1)在实验操作中应该使钩码 匀速 上升;
(2)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 78.4% ;(保留三位有效数字)
(3)进行第3次测量时,滑轮组做的有用功是 0.3 J;
(4)分析实验数据,实验小组得出的结论是:同一滑轮组,物重越大,机械效率越 大 ;
(5)若提起同一重物,用较轻的动滑轮代替较重的动滑轮,则机械效率将变 大 。
中档题
9.如图所示是某升降电梯结构简图,它由轿厢、配重、电动机、A和B两条钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,轿厢与配重的运动方向始终相反。配重的质量为400 kg,空轿厢的质量是500 kg。某次,电梯装载了1 000 kg物品,6 s内匀速上升了12 m。不计钢丝绳重力和各种有害摩擦,求此过程中:(g取10 N/kg)
(1)A钢丝绳对轿厢施加的拉力。
(2)B钢丝绳对轿厢拉力的功率。
解:(1)配重的重力:
G配重=m配重g=400 kg×10 N/kg=4 000 N,
由题图知滑轮为定滑轮,不计钢丝绳重力和各种有害摩擦,A钢丝绳对轿厢施加的拉力:
FA=G配重=4 000 N;
(2)电梯装载1 000 kg物品时,电梯的总重力:
G总=m总g=(500 kg+1 000 kg)×10 N/kg
=1.5×104 N,
电梯匀速上升,处于平衡状态,由平衡条件知,FA+FB=G总,B钢丝绳对轿厢的拉力:
FB=G总-FA=1.5×104 N-4 000 N=1.1×104 N,
B钢丝绳拉力做功:
W=FBh=1.1×104 N×12 m=1.32×105 J,
功率:
P===2.2×104 W。
创新题
10.(2024·江苏一模)现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系,改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则:动滑轮自重为 3 N;图乙中曲线表明,同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大,最终 不会 (选填“会”或“不会”)达到100%;仅改变图甲中的绕绳方式,重复上述实验,所得到的η-G物图线与图乙所示曲线 相同 (选填“相同”或“不同”)。
