滑轮与功的综合题 知识点

1.滑轮有两种:定滑轮和动滑轮,组合成为滑轮组.
(1)定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向.
(2)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,省1/2力多费1倍距离.
(3)滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向.
2.滑轮组的机械效率
(1)滑轮组(竖直方向提升物体):η=W有用W=GhFs(h为物体提升高度,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。 
(2)滑轮组(水平方向拉动物体):η=flFS(f为摩擦力,l为物体移动距离,F为拉力,S为绳子自由端走的距离)。 
 命题角度主要是:有用功、额外功及机械效率的计算
 解题思路点拨:滑轮与功的综合题主要是机械效率的求法。机械效率的计算关键是能够充分运用题目所给的条件找出有用功和额外功及总功,然后根据机械效率的公式求机械效率。
典型例题:
例1: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”)。

解:不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力F=G+Gn;用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高。
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:F=G+Gn=140N+20N2=80N;
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。
例2:如图所示,重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法正确的是( )。

A.绳子自由端移动的距离为3m         B.有用功为400J
C.拉力F的功率为9W                        D.物体与地面间的滑动摩擦力为72N
解:A.由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=3s=3vt=3×0.1m/s×10s=3m,故A正确;
B.拉力做功为:W=Fs=30N×3m=90J,有用功:W=ηW=80%×90J=72J,故B错误;
C.拉力做功的功率:P=W总/t=90J/10s=9W,故C正确;D.有用功W=fs,拉力做的总功W=Fs,由η=WW=fsFS=fSFnS=fnF得,物体与地面间的滑动摩擦力:f=η×3F=80%×3×30N=72N,故D正确。
故选ACD。

滑轮与功的综合题 知识点题库

在不计绳重和摩擦的情况下,利用一滑轮组匀速提升物体。下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时收集到的信息。

物体所收的重力G/N作用在绳子自由端的拉力F/N滑轮组做的有用功W有用/J拉力做的总功W/J
50020010001200

(1)通过计算确定该滑轮组提升问物体的绳子段数,并在右边虚线框中画出该滑轮组的组装示意图。
(2)用该滑轮将重为800N的物体匀速提升1m时,拉力做的总功为多少?

一建筑工人,使用了如图所示的装置将建筑材料提上高处,已知建筑材料的质量为80kg,人对绳的拉力为500N,重物在拉力的作用下1min匀速上升了5m,绳重和摩擦不计.  g取10N/kg,求:


  1. (1) 人在1min内做的有用功;
  2. (2) 滑轮组的机械效率;
  3. (3) 工人做功的功率.
如图所示是一种塔式起重机的滑轮组,已知在匀速起吊900kg的物体时,滑轮组的机械效率是75%,使物体上升5m,所做的有用功是J,绳端的拉力F是N.(g=10N/kg)

体重700N的工人,用如图所示的滑轮组把重为300N的货物从地面匀速提升到离地面6m高的平台,已知动滑轮的质量为7.5kg。不计绳子的重力及它和滑轮间的摩擦力。求:

  1. (1) 此过程中工人做的有用功;
  2. (2) 此滑轮组的机械效率;
  3. (3) 若滑轮组所绕绳子的最大拉力为500N,则此滑轮组匀速提升货物时的最大机械效率。
如图所示,工人通过滑轮组使重600N 的箱子以0.4m/s 的速度从地面升到12m高的五楼上。求:

  1. (1) 工人吊起箱子过程中做的有用功是多少?
  2. (2) 若滑轮组的机械效率为80%,则工人做的功是多少?其功率为多少?
如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的.已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg.小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5s时间内使衣服匀速上移0.5m(g=10N/kg,不计绳重和摩擦)求:

  1. (1) 绳子自由端拉力F的大小;
  2. (2) 拉力所做的功W;
  3. (3) 拉力的功率P;
  4. (4) 整个过程中机械效率η.
如图是一个上肢力量健身器示意图。D是动滑轮;配重A的质量为140kg,底面积是8.0×10-2m2,杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=1:2。假定运动员体重是600N,一只脚板与地面的接触面积为2.0×10-2m2,(不计杠杆重、绳重及摩擦,g取10N/kg).问:

  1. (1) 当人将配重A匀速提升0.2m时,人做功340J,动滑轮重为多少?
  2. (2) 当配重A匀速提起时,人对地面压力为多大?
质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g=10N/kg)

  1. (1) 若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m,作用在钢绳上的拉力为400N,求拉力的功率。
  2. (2) 求动滑轮受到的重力。
  3. (3) 该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少?
一名工人用如图甲所示的滑轮组,10s内将480N的重物匀速提起5m,所用拉力是300N。

(不计摩擦及绳重)求:

  1. (1) 拉力做的有用功;
  2. (2) 滑轮组的机械效率;
  3. (3) 请在乙图上画出用该滑轮组更省力提起重物的绳子绕法;
  4. (4) 若用该滑轮组以更省力的方式匀速提起330N的重物,需要多大的拉力。
在如图所示,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m,已知G=20N,F=12N.这一过程中,不可能得到的结论是(  )

A . 绳子自由端上升0.4m B . 拉力F做功4.8J C . 动滑轮重4N D . 该滑轮的机械效率为90%
如图所示A物体重力为20N,用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升和水平移动物体A。物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N,F1=12N,F2=6N,A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m。则在该过程中,下列分析正确的是(   )

A . 两种方法中所做的总功一样 B . F1做功与F2做功快慢相等 C . 甲的机械效率等于乙的机械效率 D . 甲图中动滑轮的重力为4N
随着疫情防控形势的好转,人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常,各地的基础设施项目正在热火朝天的开工建设。如图所示,某建筑工地上,工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高 , 长 , 工人施加的拉力 , 工件的质量 , 工件沿斜面上升的速度;若不计工件和滑轮组长度,忽略绳和动滑轮重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦,g取10N/kg。求:

  1. (1) 拉力F做功的功率P;
  2. (2) 整个装置的机械效率
  3. (3) 工件所受斜面的摩擦力f。
如图所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重为1000N的物体从斜面底部匀速推到顶部(不计物体本身大小),该过程中斜面的效率为80%,已知斜面长L=5m,高h=2m。求:

  1. (1) 推力F做的功大小;
  2. (2) 物体受到斜面对它的摩擦力大小;
  3. (3) 若斜面光滑没有摩擦,请分析推理说明随着斜面倾斜角度的增大,推力F大小的变化情况。(斜面长度一定时,斜面高度增加)
工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物2s内匀速提升了2m,此时拉力为250N。求:

  1. (1) 工人师傅2s内做功的功率;
  2. (2) 当他用400N的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重力。
建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物。已知重物G=900N,不计绳重和摩擦,当绳子自由端的拉力F=400N时,可将重物匀速提升2m。在此过程中,拉力F做功J,滑轮组的机械效率为;若将该滑轮组的机械效率提高5%,需要用此滑轮组提升N的重物。

某工程队用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心石块从深水中吊起。石块的密度为3×103kg/m3 , 体积是2m3 , 所用的拉力F是2.5×104 N,石块在20s内匀速上升了2m(未露出水面),不计水的阻力。求:

  1. (1) 石块受到的重力;
  2. (2) 石块受到的浮力;
  3. (3) 拉力F做功的功率;
  4. (4) 滑轮组的机械效率。
如图所示,重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物,货物匀速上升2m用的时间为10s,提升过程中工人的拉力的功率为160W,提升过程中不计绳重和摩擦。求:

  1. (1) 在这次提升过程中,工人的拉力;
  2. (2) 在这次提升过程中,滑轮组的机械效率;
  3. (3) 若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N,该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。
将重为20N的重物用图示滑轮组匀速提升3m,所用拉力F=8N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求:

  1. (1) 该过程中的有用功;
  2. (2) 滑轮组的机械效率;
  3. (3) 动滑轮的重力。
如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井深 , 物体重 , 汽车重 , 汽车匀速拉绳子时的拉力 , 若汽车受到的阻力为车重的倍,汽车行驶的速度为 , 求:

  1. (1) 物体的质量;
  2. (2) 滑轮组所做的有用功;
  3. (3) 滑轮组的机械效率;(计算结果保留一位小数)
  4. (4) 汽车牵引力的功率。
如图所示的滑轮组将一重为400N的物体匀速向上提起3m,人对绳子自由端的拉力为250N,不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是(   )

A . 绳子自由端移动的距离为9m B . 动滑轮的重力为100N C . 滑轮组的机械效率为62.5% D . 用此滑轮组提起更重的物体时,机械效率变小
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