简单机械
第2课时
1、定滑轮实质是一个________杠杆。使用定滑轮不能________,但可以改变________,动滑轮实质是一个________________________杠杆,使用动滑轮可以________,但不能改变________________。
2、滑轮组不但可以________,而且可以改变力的____________。
3、使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几段绳子来承担,提起重物所用的力就是总重的________。
知识点1区分定滑轮、动滑轮和滑轮组。
4、使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个 滑轮,用来改变拉力的方向,该滑轮本质上属于 杠杆。
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小 臂,剪断物体更省力。
知识点2说出定滑轮、动滑轮和滑轮组各自的工作原理、特点和实质。
5、(2019?温州一模)一辆汽车不小心陷进泥潭后,司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中匀速拉出比较这两个装置(绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计),下列说法正确的是( )
A.乙比甲省力 B.甲比乙省力 C.甲比乙省功 D.乙比甲省功
6、(2019春?龙口市期末)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之间的关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F3=F4
C.F1=F3 D.F2=F4
知识点3说出组装滑轮组的绕线法则,判断其省力情况。
7、(2019?瓯海区二模)如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械,借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处。某人借助该装置提升重物G(不计摩擦和装置的自重)。下列说法错误的是( )
A.图中a可简化为定滑轮
B.图中b可简化为动滑轮
C.人将绳子向下拉1米时,重物G也上升1米
D.利用该装置不仅可以省力,也能改变力的方向
【解答】解:
AB、提升物体时,A的轴的位置固定不动,属于定滑轮;B和物体一起移动,属于动滑轮,故A、B正确;
C、由图知,A、B组成滑轮组,n=5,则拉力端移动距离s=5h;人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=0.2m,故C错;
D、不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F=G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故D正确。
故选:C。
8、(2019?丰县校级二模)小明在测滑轮组机械效率时,记录了如下实验数据(不计绳重和摩檫)
滑轮组组成
钩码重/N
钩码升高的高度/m
动滑轮重/N
绳子自由端移动距离/m
两个定滑轮,一个动滑轮
4
0.1
0.5
0.3
(1)根据表中数据画出滑轮组的绕线方式(如图中)。
(2)根据表中数据计算滑轮组的机械效率为 。
(3)若绳子承受最大拉力为20N,此滑轮组的最大效率为 。
(4)当动滑轮重为 N时,使用该滑轮组提起10N重的钩码刚好省一半的力。
(5)在实验中重物移动的速度为0.1m/s。拉绳的功率为3W,则有用功率为 。
9、某同学设计了一种如图所示的简易电梯,由图可知( )
A.A是动滑轮
B.B是定滑轮
C.如果电动机向下拉动绳子。电梯厢将上升
D.电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等
10、(2019?宁波模拟)如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态。当只用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时,物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动。当只用水平向左的力F2拉物体B时,物体A以0.3m/s速度匀速上升。若不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦,则下列判断错误的是( )
A.物体B运动时受到的摩擦力为18N B.拉力F2大小为24N
C.拉力F1的功率为0.8W D.拉力F2的功率为2.4W
11、(2019春?惠山区校级月考)如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20 N B.25 N C.30 N D.35 N
12、如所示的滑轮组,挂上砝码a、b后恰好平衡,若不计动滑轮重和摩擦,在a、b下面再加挂一个质量相等的小砝码,将出现( )
A.a下降 B.a上升 C.仍保持平衡 D.条件不足,不能判断
13、(2018?宁波)如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
14、(2019?铁岭一模)高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,输电线A端受到的拉力大小为 N.若5s内坠砣串下降了40cm。则输电线A端向左移动速度是 m/s。(g取10Nkg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
15、(2018?湖州)在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。
(2)人的拉力做功的功率。
(3)动滑轮受到的重力。
1.(多选)如图所示,物体A放在一水平面上,用水平拉力F为10 N的力拉滑轮,使足够长的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3 N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有 ( )
A.物体A与地的摩擦力为2 N B.滑轮向右移动的速度为0.2 m/s
C.B受到的摩擦力为3 N,方向水平向左 D.绳子拉物体A的功率为0.6 W
2.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是? (? ??)
A.B. C. D.
3.如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧秤读数为10牛,物体M的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦)。那么在此过程中(?? )
A.物体M与地面间的摩擦力为5牛
B.物体M与地面间的摩擦力为10牛
C.水平拉力F做功的功率为20瓦
D.1秒内滑轮对物体M做功为10焦
4.如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙 , 拉力做功的功率分别是P甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是( )
A.F甲F乙? P甲>P乙
C.F甲>F乙? P甲=P乙 D.F甲5.如图所示,重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动.不计绳重、动滑轮重及摩擦,物体运动的速度为1m/s,下列分析计算正确的是( )
A.10秒内拉力所做总功为1500J B.物体受到的摩擦力为12N
C.拉力F做功的功率为15W D.在10s内物体重力做功为500J
6.如图装置中,物体A重100N,物体B重5N,在物体B的作用下,物体A在水平作匀速直线运动,则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为10W,使物体B匀速上升3m所用的时间为(不计滑轮与轴之间的摩擦,不计绳重) ( )
A.3s B.9s C.1.5s D.6s
7.如图所示,工人用240N的拉力,在15秒的时间内,将重600N的建筑材料提升到6米高的楼顶上,绳子自由端移动了_____米,拉力的功率是_____瓦。
8.如下图所示,绳子通过光滑环(定滑轮)悬挂一个重50牛的物体,一个小孩拉着绳端从环正下方出发,沿水平地面向右走过3米,已知开始时,绳端与圆环的距离为4米。在这一过程中,小孩的拉力_______(填“变大”“变小”“不变”)拉力所做的功为____________焦。
9.如图甲所示为小科设计的滑轮组装置,其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上,重物B的重力GB可改变(动滑轮重不计);小科在某次使用该装置进行实验时记录了一些数据,并绘制成曲线,即重物B的重力GB、滑块A运动速度v,滑块A在水平面上通过的距离s随时间t的变化曲线分别如图乙、丙、丁所示.若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,跨过滑轮的绳或竖直或水平,A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远.
(1)由图丙可知,重物B在_____时间段内匀速下降;
(2)求出在2-4s内,A受到的摩擦力的大小_____;
(3)求出在4-6s内,水平绳对A的拉力做的功.________;
(4)求出在2-4s内,重力GB做功的功率.________。
10.在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。_________________________
(2)人的拉力做功的功率。_____________________
(3)动滑轮受到的重力。___________________________
简单机械
第2课时
1、定滑轮实质是一个 等臂 杠杆。使用定滑轮不能 省力 ,但可以改变 力的方向 ,动滑轮实质是一个 动力臂是阻力臂的2倍的 杠杆,使用动滑轮可以 省力 ,但不能改变 力的方向 。
2、滑轮组不但可以 省力 ,而且可以改变力的 方向 。
3、使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几段绳子来承担,提起重物所用的力就是总重的 几分之一 。
知识点1区分定滑轮、动滑轮和滑轮组。
4、使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个 滑轮,用来改变拉力的方向,该滑轮本质上属于 杠杆。
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小 臂,剪断物体更省力。
【解答】解:(1)国旗杆上的滑轮为定滑轮,利用它来升国旗,可以改变施加力的方向;
(2)图中剪刀在使用过程中,在同样的情况下,往剪刀转动轴靠近,减小了阻力臂,由F1L1=F2L2可知:阻力臂L2越小,越省力。因此这样做的目的是减小阻力臂,可以省力。
故答案为:(1)定;等臂;(2)阻力。
知识点2说出定滑轮、动滑轮和滑轮组各自的工作原理、特点和实质。
5、(2019?温州一模)一辆汽车不小心陷进泥潭后,司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中匀速拉出比较这两个装置(绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计),下列说法正确的是( )
A.乙比甲省力 B.甲比乙省力 C.甲比乙省功 D.乙比甲省功
【解答】解:
由图可知,甲图使用的是定滑轮,拉力等于汽车受到的阻力;
乙图使用的是动滑轮,拉力为汽车所受阻力的一半,所以乙方法能省力;根据功的原理可知,使用任何机械都不省功。
故选:A。
6、(2019春?龙口市期末)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之间的关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F3=F4
C.F1=F3 D.F2=F4
【解答】解:甲图是一个动滑轮,能够省一半的力,故F1=(G物+G动);当拉力与竖直方向有夹角,由于夹角越大,拉力越大,所以F2>F1;
乙图是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F3=F4=G物;
由F1=(G物+G动),知F1>G物,即F1>F3;
四个力的关系是F1<F2<F3=F4,所以F2<F4
故选:B。
知识点3说出组装滑轮组的绕线法则,判断其省力情况。
7、(2019?瓯海区二模)如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械,借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处。某人借助该装置提升重物G(不计摩擦和装置的自重)。下列说法错误的是( )
A.图中a可简化为定滑轮
B.图中b可简化为动滑轮
C.人将绳子向下拉1米时,重物G也上升1米
D.利用该装置不仅可以省力,也能改变力的方向
【解答】解:
AB、提升物体时,A的轴的位置固定不动,属于定滑轮;B和物体一起移动,属于动滑轮,故A、B正确;
C、由图知,A、B组成滑轮组,n=5,则拉力端移动距离s=5h;人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=0.2m,故C错;
D、不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F=G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故D正确。
故选:C。
8、(2019?丰县校级二模)小明在测滑轮组机械效率时,记录了如下实验数据(不计绳重和摩檫)
滑轮组组成
钩码重/N
钩码升高的高度/m
动滑轮重/N
绳子自由端移动距离/m
两个定滑轮,一个动滑轮
4
0.1
0.5
0.3
(1)根据表中数据画出滑轮组的绕线方式(如图中)。
(2)根据表中数据计算滑轮组的机械效率为 。
(3)若绳子承受最大拉力为20N,此滑轮组的最大效率为 。
(4)当动滑轮重为 N时,使用该滑轮组提起10N重的钩码刚好省一半的力。
(5)在实验中重物移动的速度为0.1m/s。拉绳的功率为3W,则有用功率为 。
【解答】解:(1)从表中的数据可知,细线自由端移动的距离为0.3m,钩码上升的高度为0.1m,则二者的关系是s=3h,即由3段绳子承担物重,绕绳方法如图所示:
;
(2)滑轮组的机械效率为η1=×100%=×100%=×100%=×100%≈89%;
(3)∵F=(G+G动),
∴最大物重为G2=3F最大﹣G动=3×20N﹣0.5N=59.5N,
滑轮组的最大机械效率为η2=×100%=×100%=×100%≈99%;
(4)∵F=(G+G动),
∴动滑轮的重力为G′动=3F3﹣G3=3×5N﹣10N=5N;
(5)绳子自由端移动的速度为v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s,
∵P==Fv,
∴施加的拉力为F===10N,
物体的重力为G=3F﹣G动=3×10N﹣0.5N=29.5N,
∴拉力的有用功率为P物=Gv物=29.5N×0.1m/s=2.95W。
故答案为:
(1)见上图;(2)89%;(3)99%;(4)5;(5)2.95W。
9、某同学设计了一种如图所示的简易电梯,由图可知( )
A.A是动滑轮
B.B是定滑轮
C.如果电动机向下拉动绳子。电梯厢将上升
D.电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等
【解答】解:A、图中A滑轮固定不动,因此它是定滑轮,故A错误;
B、图中B滑轮和电梯厢一块运动,因此它是动滑轮,故B错误;
C、如果电动机向下拉动绳子。通过定滑轮改变了力的方向,所以电梯厢将上升,正确;
D、此滑轮组的绳子股数为2股,因此绳子自由端移动的速度为电梯厢运动速度的2倍。故D错误。
故选:C。
10、(2019?宁波模拟)如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态。当只用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时,物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动。当只用水平向左的力F2拉物体B时,物体A以0.3m/s速度匀速上升。若不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦,则下列判断错误的是( )
A.物体B运动时受到的摩擦力为18N B.拉力F2大小为24N
C.拉力F1的功率为0.8W D.拉力F2的功率为2.4W
【解答】解:由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,A、不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦,当B水平匀速向右运动时,由力的平衡条件得物体B运动时受到的摩擦力:f=n(F1+GA)=3×(4N+2N)=18N,故A正确;B、水平向左匀速拉物体B时,因B对水平面的压力不变、接触面的粗糙不变,所以B受到的摩擦力仍然为18N,由力的平衡条件可得拉力F2:F2=nGA+f=3×2N+18N=24N,故B正确;C、用力F1竖直向下拉物体A时,物体A的速度:vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s,则拉力F1的功率:P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W,故C错误;则拉力F2的功率:P2=F2vB′=24N×0.1m/s=2.4W,故D正确。故选:C。
11、(2019春?惠山区校级月考)如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20 N B.25 N C.30 N D.35 N
【解答】解:由题图可知:拉力F的方向不是竖直向上的,则力F的力臂将不再是动滑轮的直径,而是小于直径,如图所示,根据杠杆的平衡条件Fl=(G+G轮)r, 故选:D。
12、如所示的滑轮组,挂上砝码a、b后恰好平衡,若不计动滑轮重和摩擦,在a、b下面再加挂一个质量相等的小砝码,将出现( )
A.a下降 B.a上升 C.仍保持平衡 D.条件不足,不能判断
【解答】解:由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重。不计动滑轮重,当ab平衡时,Gb=1/2Ga。若ab处各加一个质量相等的砝码,设其重力为G,则:定滑轮右端的拉力为:Fb=Gb+G;
显然:Fb>Fa.所以a上升。故选:B。
13、(2018?宁波)如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
【解答】解:A、由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W,故A正确;B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N,故B正确;C、对于物体A,受到的力:B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、向右的拉力F1=4N、因为A静止,所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N,所以物体A与地面之间有摩擦力,故C正确;D、如果增大F2,B将做加速运动,B对A的压力和接触面的粗糙程度不变,B与A之间的摩擦力不变,A受力不变,还是处于静止状态,故D错。故选:D。
14、(2019?铁岭一模)高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,输电线A端受到的拉力大小为 N.若5s内坠砣串下降了40cm。则输电线A端向左移动速度是 m/s。(g取10Nkg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
【解答】解:(1)20个坠砣的总重力:G=mg=25kg×20×10N/kg=5000N,由图知,使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,可得G=1/2FA,则输电线A端受到的拉力大小:FA=2G=2×5000N=1×104N;(2)图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h=2sA,则输电线A端向左移动的距离:sA=1/2h=1/2×40cm=20cm=0.2m。
故答案为:1×104;0.04。
15、(2018?湖州)在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。
(2)人的拉力做功的功率。
(3)动滑轮受到的重力。
【解答】解:(1)由图知,n=2,则绳端移动的距离:s绳=ns物=2×2m=4m,人的拉力所做的功:W=Fs绳=18N×4m=72J;(2)拉力F做功的功率: (3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,所以物体受到的摩擦力:f=0.35G=0.35×100N=35N;因物体匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,所以,滑轮组对物体的拉力:F拉=f=35N, G动=nF-F拉=2×18N-35N=1N。答:(1)人的拉力所做的功为72J。(2)人的拉力做功的功率18W。(3)动滑轮受到的重力为1N。
1.(多选)如图所示,物体A放在一水平面上,用水平拉力F为10 N的力拉滑轮,使足够长的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3 N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有 ( )
A.物体A与地的摩擦力为2 N B.滑轮向右移动的速度为0.2 m/s
C.B受到的摩擦力为3 N,方向水平向左 D.绳子拉物体A的功率为0.6 W
【答案】A
【解析】由题意知拉力F=10N,动滑轮可以省一半的力,不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦,所以每段绳子上的力为5N,又因为弹簧测力计的示数为3N,物体B与木板A之间的摩擦力为3N;木板受到向右的拉力等于地面的摩擦力加上B的摩擦力,所以地面对木板A的摩擦力fA=5N﹣3N=2N,故A正确;木板A的移动速度为0.2m/s,动滑轮的移动速度等于拉力F的移动速度等于木板移动速度的二分之一,大小为0.1m/s,故B错误;物块B受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数为3N,故C正确;绳子拉木板的拉力F拉=fA=2N,vA=0.2m/s,绳子拉木板A的功率P=W/t=Fs/t=Fv=2N×0.2m/s=0.4W,故D错误;应选AC。
2.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是? (? ??)
A.B. C. D.
【答案】D
【解析】
在A的斜面中,存在F1×4m=G×2m,故F1=;在B的滑轮组中,n=3,故F2=;在C的定滑轮中,不省力,故F3=G;在D的杠杆中,存在F4×4l=G×l,故F4=;可见所需动力最小的是D。
3.如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧秤读数为10牛,物体M的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦)。那么在此过程中(?? )
A.物体M与地面间的摩擦力为5牛
B.物体M与地面间的摩擦力为10牛
C.水平拉力F做功的功率为20瓦
D.1秒内滑轮对物体M做功为10焦
【答案】C
【解析】
A、B项,该滑轮为动滑轮,且;由于物体做匀速运动,摩擦力等于牵引力,,故A、B项均错误;
C、D项,1s内物体移动的距离:,力移动的距离:,拉力做功:,拉力做功的功率为:,故C项正确,D项错误。
综上所述,本题正确答案为C。
4.如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙 , 拉力做功的功率分别是P甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是( )
A.F甲F乙? P甲>P乙
C.F甲>F乙? P甲=P乙 D.F甲【答案】C
【解析】
由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F甲=2G;乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即F乙=G/2,故F甲>F乙 ,AD错误;
物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为:v甲=v物/2,v乙=2v物,甲图拉力的功率:P甲=F甲v甲=2G×v物/2 =Gv物;乙图拉力的功率:P乙=F乙v乙=G/2×2v物=Gv物,故P甲=P乙,C正确,B错误,故选C。
5.如图所示,重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动.不计绳重、动滑轮重及摩擦,物体运动的速度为1m/s,下列分析计算正确的是( )
A.10秒内拉力所做总功为1500J B.物体受到的摩擦力为12N
C.拉力F做功的功率为15W D.在10s内物体重力做功为500J
【答案】C
【解析】
A.物体运动的速度为1m/s,10秒内物体移动的距离为:
s=vt=1m/s×10s=10m;
由图可知,由三段绳子拉着动滑轮,则绳子的自由端通过的距离为:
s′=3s=3×10m=30m;
则拉力所做的总功为:
W=Fs′=5N×30m=150J;
故A错误;
B.由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数:n=3,根据动滑轮特点可知,拉动物体A的力为:
F′=3×5N=15N;
由于物体做匀速直线运动,则拉力与摩擦力是一对平衡力,故f=F′=15N,故B错误;
C.拉力的功率:
P===Fv′=5N×1m/s×3=15W,
故C正确;
D.在重力的方向是竖直向下的,物体运动的方向是水平的,没有在力的方向上通过距离,重力没有做功,故D错误。
6.如图装置中,物体A重100N,物体B重5N,在物体B的作用下,物体A在水平作匀速直线运动,则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为10W,使物体B匀速上升3m所用的时间为(不计滑轮与轴之间的摩擦,不计绳重) ( )
A.3s B.9s C.1.5s D.6s
【答案】A
【解析】
物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时:
拉动A向左运动时,A受力如图:
则有:
又因为,则:
因此拉力F做功为:
由得,所用时间为:
故BCD项错误,A项正确;
7.如图所示,工人用240N的拉力,在15秒的时间内,将重600N的建筑材料提升到6米高的楼顶上,绳子自由端移动了_____米,拉力的功率是_____瓦。
【答案】18 288
【解析】
[1]由图像可知绳子股数n=3,因此绳子自由端移动距离为:
;
[2]拉力的功率是:
。
8.如下图所示,绳子通过光滑环(定滑轮)悬挂一个重50牛的物体,一个小孩拉着绳端从环正下方出发,沿水平地面向右走过3米,已知开始时,绳端与圆环的距离为4米。在这一过程中,小孩的拉力_______(填“变大”“变小”“不变”)拉力所做的功为____________焦。
【答案】不变 50
【解析】
(1)使用定滑轮不能省力,因此在拉动的过程中拉力保持F=G=50N不变;
(2)物体上升的距离:h=m=1m.
小孩的拉力所做的功:W=Gh=50N×1m=50J.
9.如图甲所示为小科设计的滑轮组装置,其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上,重物B的重力GB可改变(动滑轮重不计);小科在某次使用该装置进行实验时记录了一些数据,并绘制成曲线,即重物B的重力GB、滑块A运动速度v,滑块A在水平面上通过的距离s随时间t的变化曲线分别如图乙、丙、丁所示.若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,跨过滑轮的绳或竖直或水平,A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远.
(1)由图丙可知,重物B在_____时间段内匀速下降;
(2)求出在2-4s内,A受到的摩擦力的大小_____;
(3)求出在4-6s内,水平绳对A的拉力做的功.________;
(4)求出在2-4s内,重力GB做功的功率.________。
【答案】(1)4-6s; (2)15N; (3)600J; (4)250W
【解析】
(1)根据图丙可知,在4~6s内,物体的速度始终为20m/s不变,故重物B匀速下降;
(2)根据图乙可知,在4~6s内,GB=30N,A受水平绳的拉力:F=G=×30N=15N;A和B均做匀速运动,由二力的平衡条件:f=F=15N;因为物体A与接触面的粗糙程度、压力的大小均不变,因此A在2~4s内所受滑动摩擦力大小不变,即A在2~4s内所受滑动摩擦力大小也为15N.
(3)由(2)知A受水平绳的拉力:F=15N,根据图丁可知,A向左滑行的距离:s=vt=20m/s×(6s?4s)=40m,水平绳对A的拉力做的功:W=Fs=15N×40m=600J;
(4)根据图乙可知,在2~4s内,重力GB=50N;根据图丁可知,A向左滑行的距离s′=20m,B下降的距离h=s′=×20m=10m,W′GB=G′Bh′=50N×10m=500J,功率:P===250W.
10.在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。_________________________
(2)人的拉力做功的功率。_____________________
(3)动滑轮受到的重力。___________________________
【答案】解:s=2×2米=4米
W=Fs=18牛×4米=72焦 解:F=W/S=72/4=18 解:f=0.35G=0.35×100牛=35牛,F轮=2X18-35=1牛
【解析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数是:n=2,故绳端移动的距离是:s绳=ns物=2×2m=4m,所以,人的拉力所做的功是:W=Fs绳=18N×4m=72J;
(2)根据题意知道,拉力F做功时间是t=4s,则做功的功率是:P=W/t=72J/4s=18W;
(3)由于物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,所以物体受到的摩擦力是:f=0.35G=0.35×100N=35N;
又因为物体匀速移动时处于平衡状态,故物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,
所以,滑轮组对物体的拉力是:F拉=f=35N,
由于不计绳重及机械的摩擦,所以,由F=(G动+F拉)/n可知,动滑轮的重力是:
G动 =nF-F拉=2×18N-35N=1N