2019中考物理知识点全突破系列专题69滑轮和功的综合问题(含解析).docx
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1、1滑轮和功的综合问题一、单选题1.如图所示,用滑轮组将重为 600N 的重物匀速提升,如果拉力为 350N,则下列结论中正确的是( )A.如果将物体提升 2m,拉力做功 1200JB.物体升高 1m,机械所做的有用功为 350JC.物体以 0.5m/s 速度匀速上升,拉力的功率为 350WD.此滑轮组的机械效率为 80%2.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,已知每个滑轮重均为 50N,滑轮组下端挂有物体 B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体 A 相连,物体 A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动,此时测力计的示数为 550N;在物体 B 下加挂重为 90N 的物体 C 后
2、,用水平向左的力 F 拉动物体 A 可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体 B 上升的速度大小为 5cm/s. 若不计绳重及滑轮的摩擦,g 取 10N/kg,则下列说法中正确的是( )A.物体 A 所受滑动摩擦力大小为 275NB.F 的大小为 530NC.F 做功的功率为 42wD.B 的重力为 500N3.图甲中用力 F1水平拉着重为 G 的物体在水平路面上匀速移动 s 的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动 s 的距离,水平拉力为 F2 使用动滑轮的过程中( )A.总功为 W 总 =F2sB.有用功为 W 有 =GsC.机械效率为 = D.额外功为 W 额 =2F2sF
3、 1S4.如图所示,用 20N 的水平拉力 F 拉滑轮,可以使重 15N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平地面上匀速运动,物体 B 重 8N,弹簧测力计的示数为 3N 且保持不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦,则下列说法中正确的是( ) A.地面受到的摩擦力为 10NB.滑轮移动的速度为 0.4m/sC.在 2s 内绳子对物体 A 所做的功为 4JD.水平拉力 F 的功率为 4W25.如图所示,使用同一滑轮的甲、乙两种装置,匀速提升重均为 10N 的 A、 B 两物体,已知滑轮重 1N 不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,则下列说法中正确的是( )A.手的拉力 F 乙 =10N
4、B.A 物体受到的合力与 B 物体受到的合力相等C.若 A、 B 两物体都被提升 0.5m,则手的拉力 F 乙 做的有用功比较多D.若 A、 B 两物体都被提升 0.5m,则手的拉力 F 甲 做的功比 F 乙 做的功多6.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在 5s 内将重为 100N 的物体 G 匀速提升 2m,每个滑轮的重均为10N不计绳重及摩擦,此过程中( )A.拉力 F 甲 小于拉力 F 乙B.F 甲 做的功大于 F 乙 做的功C.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率D.F 甲 做功的功率等于 F 乙 做功的功率7.分别用如图所示的(甲)、(乙)两个滑轮组,在 100s 内将重为 4
5、00N 的物体 G 匀速提升 10m,每个滑轮的重均为 20N不计绳重及摩擦,此过程中( )A. F 甲 做功的功率等于 F 乙 做功的功率 B. F 甲 做功的功率小于 F 乙 做功的功率C. F 甲 做的功大于 F 乙 做的功 D. F 甲 做的功小于 F 乙 做的功8.利用如图所示的装置,工人用力 F 把重为 100N 的物体以 0.2m/s 的速度匀速提升 6m若不计绳重和摩擦,则这一过程中( )A.拉力 F 的大小为 50NB.绳子自由端的速度为 0.4m/sC.拉力 F 所做的功为 600JD.拉力 F 的功率为 10W二、填空题39.如图所示,在 20N 的水平拉力 F 作用下,
6、重 200N 的物体沿水平地面向左匀速直线运动了 2m,物体与地面的滑动摩擦力为 50N,则绳子自由端沿水平方向移动了_m,拉力所做的有用功是_J,总功是_J,滑轮组的机械效率为_。10.用如图所示的滑轮组将物体匀速向左拉动,绳端的拉力为 200N,在 10s 内将物体拉动了 4m,滑轮组的机械效率为 80%,则物体受到地面的摩擦力为_N,绳端拉力的功率为_W.11.如图是用滑轮组提升物体 A 的示意图,物体 A 受到的重力大小为 GA=100N。在匀速竖直提升物体 A 的过程中,物体 A 上升的速度大小为 V=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计,(1)绳子自由端的拉力大小 F
7、=_ N; (2)拉力 F 做功的功率 P=_W。 (3)物体 A 的机械能_(填“增加”、“减少”或“不变”)。 12.如图所示,物体重为 20N,某人在 5s 内用 4N 的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了 1m,则绳子自由端移动的速度为_ ,拉力做功为_J,此物休受到的摩擦力为_ 不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦 13.如图所示,一滑轮下端悬吊一个重 50 N 的物体,在拉力 F 的作用下使物体在 2 s 内上升了 2 m(不计滑轮、绳的重力和摩擦),则拉力 F_N,动滑轮上升的速度是 v_m/s,拉力 F 所做的功 W_J.14.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体 A、B
8、 均重为 20 牛 . 当用力 F2匀速提升物体 B 时,以滑轮的轴为参照物,物体 B 是_的(选填“静止”或“运动”),此时力 F2大小为_牛 . 若 F1和F2所做的功相等,物体 A、B 移动的距离之比是_.15.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)4三、计算题16.如图甲所示的滑轮组装置,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为 G=80N 的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端,拉力 F 随时间
9、t 变化的图象如图乙所示,重物上升的速度 v 随时间变化的图象如图丙所示。已知在 2s4s 内重物上升的竖直高度为 2m,求:(1)在 4s6s 内,重物克服重力做功的功率; (2)在 2s4s 内,绳自由端下降的平均速度; (3)在 02s 内,重物对地面的压力大小。 17.为了改善老旧住宅楼的保温效果,沈阳开展了“暖房子工程”,如图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为 200kg,动滑轮重力为 500N,拉力 F 在 10s 内将重物匀速提升了 10m,不计绳重及摩擦。(g=10N/kg)求:(1)提升装置所做的有用功; (2)拉力 F 功率; (3)该装置的机械效率。
10、518.工人用如图所示的滑轮组提升建材,工人的重力是 700 N,双脚与地面的接触面积是 500 cm2。他将540 N 的建材匀速提升了 3 m,滑轮组的机械效率是 90%。试求:(1)提升建材所做的有用功是多少? (2)工人对绳子的拉力是多少? (3)提升建材时,工人对地面的压强是多少? 19.在小型建筑工地,常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料,其工作原理相当于如图所示的滑轮组某次将总重 G 为 4000N 的砖块匀速吊运到高为 10m 的楼上,用时 40s,卷扬机提供的拉力 F 为 2500N求在此过程中:(1)拉力 F 的功和功率; (2)滑轮组的机械效率 620.如图是一个上肢力量健
11、身器示意图。D 是动滑轮;配重 A 的质量为 140kg,底面积是 8.010-2m2,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2.010-2m2,(不计杠杆重、绳重及摩擦,g 取 10N/kg)问:(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)当配重 A 匀速提起时,人对地面压力为多大? 21.如图所示,用 400N 的拉力 F,将重 900N 的木箱匀速提升 1m。求:(1)拉力所做的功; (2)该滑轮组的机械效率。 22.建筑工地上,工人用如图所示的装置将重为 500N 的
12、建材从地面匀速送到 6m 高处,所用拉力为 300N,时间为 20s,不计摩擦和绳重,(g 取 10N/kg)求:(1)工人做的有用功; (2)工人做工的功率; (3)此过程中该装置的机械效率。 723.如图所示,搬运工人用滑轮组提升重 540N 的物体,所用拉力 F 为 200N,5s 内匀速上升了 2m(不计绳重,绳与滑轮的摩擦)求(1)动滑轮的重力 (2)拉力 F 所做的功; (3)拉力的功率 (4)滑轮组的机械效率。 24.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
13、的摩擦力。求:(1)此过程中工人做的有用功; (2)此滑轮组的机械效率; (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。 825.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。 26.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 1
14、2m 高的五楼上。求:(1)工人吊起箱子过程中做的有用功是多少? (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? 27.如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景,在 10s 的时间内,工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了 1m,已知拉力 F 为 400N,建筑材料的重力 G 为 900N,求这个过程中:(1)绳子自由端移动的距离; 9(2)此滑轮组的机械效率; (3)拉力 F 的功率; 28.如图所示,重力为 20N 的物体在 8N 的拉力的作用下沿水平方向以 4m/s 的速度向左匀速运动了 5s,若物体受到地面摩擦力的大小为 10N,求:(1)拉力 F 做功的
15、功率; (2)在此过程中,做的有用功为多少? (3)滑轮组的机械效率。 29.工人用如图所示装置在 5s 内将质量为 48 kg 的货物匀速提升 1m,此过程中拉力的功率为 120 W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g=10 N/kg。求:(1)此过程中的有用功; (2)工人所用的拉力; (3)滑轮组的机械效率。 30.建筑工地上,工人用如图所示的装置将重为 500N 的建材从地面匀速送到 6m 高处,所用拉力为 300N,时间为 20s不计摩擦和绳重,(g 取 10N/kg)求:(1)工人做的有用功; (2)工人做功的功率; (3)此过程中该装置的机械效率; (4)如果用这个滑轮组匀速提起 400
16、N 的重物,需要用多大 的拉力? 1031.如图所示,搬运工人用滑轮组提升重 540N 的物体,所用拉力 F 为 200N,物体在 10s 内匀速上升了2m(不计绳重,绳与滑轮的摩擦)求:(1)动滑轮的重力; (2)拉力 F 所做的功; (3)拉力的功率; (4)滑轮组的机械效率。 32.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)绳子自
17、由端拉力 F 的大小; (2)拉力所做的功 W; (3)拉力的功率 P; (4)整个过程中机械效率 1133.在如图所示的滑轮组装置中,用弹簧测力计竖直向上拉动细绳。10s 内将总重为 6N 的钩码匀速提升了10cm,拉力的大小如图所示,则提升钩码的过程中,求: (1)绳子自由端拉力做的功; (2)绳子自由端拉力做功的功率; (3)额外功的大小; (4)滑轮组的机械效率。 34.有土豪购买 120 寸超级大电视,从楼底通过吊车(相当于如图的结构)把电视机吊到 12 楼破窗进入房间,假设每层楼层高为 3m,起吊处为 1 楼,已知电视机带包装重为 3500N,每个滑轮重 100N,从底楼到 12
18、楼窗子处耗时 10min,人拉绳的拉力 F 为 1500N。求:(1)求运送电视机有用功功率是多少? (2)该吊车运送电视机,吊车的机械效率是多少?(结果保留 1 位小数) 35.一建筑工人,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:12(1)人在 1min 内做的有用功; (2)滑轮组的机械效率; (3)工人做功的功率. 13答案解析部分一、单选题1.【答案】C 【解析】【解答】 (1)由图可知,n=2,将物体提升 2m 时,拉力做的功:W 总=
19、Fs=Fnh=350N22m=1400J,A 不符合题意;将物体提升 1m 时,做的有用功:W 有=Gh=600N1m=600J,B 不符合题意;由 P= = =Fv 可得,拉力的功率:P=Fv=350N20.5m/s=350W,C 符合题意;(2)此滑轮组的机械效率:= = = = 100%= 100% 85.7%.D 不符合题意。故答案为:C.【分析】拉力做功 W 总 =FS;机械所做的有用功 W 有用 =Gh;拉力的功率 P=FV;再利用机械效率的计算公式求得机械效率即可.2.【答案】B 【解析】【解答】设物体 A 所受摩擦力大小为 f,则有 2f 50N550N,所以 f250N,A
20、不符合题意;对于物体 B,有 3fG B G 滑 , 即 250N3G B 50N,所以 GB700N,D 不符合题意;加挂物体 C 后,有 3(Ff)G B GC G 滑 , 即 3(F 250N)700N 90N 50N,解得 F530N,B 符合题意;物体 B 上升的速度为 5cm/s,则拉力 F 端移动的速度 v35cm/s0.15m/s,F 的功率PFv530N0.15m/s79.5W,C 不符合题意。故答案为:B。【分析】(1)不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳子末端受到的拉力 F 拉 = (G 轮 +GB),据此可求 B 的重力;由于物体 A 匀速直线运动,A 物体所受摩擦力和拉力是
21、一对平衡力,大小相等,可求 A 物体所受摩擦力;(2)同理,在物体 B 下加挂重为 90N 的物体 C 后,不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳子末端受到的拉力F 拉 = (G 轮 +GC+GB),由于力的作用相互的,可求物体 A 受到向右的拉力;由于物体 A 对桌面的压力、接触面的粗糙程度不变,物体 A 受到摩擦力不变;此时物体 A 受到向左的拉力 F、向右的拉力 F 右 、向右的摩擦力 f,由于物体 A 向左匀速直线运动,可得 F=F 右 +f,据此求拉力 F;物体 A 左移的速度等于物体 B 移动速度的 3 倍,利用 P=Fv 求拉力 F 做功功率.3.【答案】D 【解析】【解答】A、如图使用
22、动滑轮时,拉力端移动距离是物体移动距离的 2 倍,即 ,拉力做的总功为: ,A 不符合题意;B、由于两图中物体和接触面都相同,所以使用动滑轮做的有用功,等于甲图中直接拉物体做的功,即 ,B 不符合题意;C、机械效率为: ,C 不符合题意;D、有用功与额外的和为总功,所以额外功为:,D 符合题意。故答案为:D。【分析】利用 W=Fs 求拉力做的总功;使用动滑轮做的有用功,等于直接拉物体做的功;机械效率等于有用功与总功之比;额外功等于总功减去有用功.4.【答案】C 【解析】【解答】如图滑轮为一只动滑轮,拉力 F 与右侧两段绳子的拉力相等,F 移动的距离是物体 A 移动距离的一半。B. 物体 A 以
23、 0.2m/s 的速度在水平地面上匀速运动,则拉力 F 移动的速度为物体 A 移动速度的一半即 ,B 不符合题意;14A. 拉力 F 与右侧两段绳子的拉力相等,物体 A 受到绳子拉力、B 的摩擦力、地面的摩擦力三个力的作用,三力为平衡力,即 ,所以物体 A 受到地面的摩擦力为: ,A 不符合题意;C. 在 2s 内绳子对物体 A 所做的功为: ,C 符合题意;D. 水平拉力 F 的功率为: ,D 不符合题意;故答案为:C。【分析】分别对 A、B 进行受力分析(“隔离法”),求地面受到的摩擦力;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;利用 W=Fs 求做功大小;利用 P=Fv 求
24、拉力做功功率.5.【答案】B 【解析】【解答】乙为动滑轮,所以手的拉力为 ,A 不符合题意。BA、B 两物体都做匀速运动,都处于平衡状态,所受合力都为 0,即 A 物体受到的合力与 B 物体受到的合力相等,B 符合题意。C两物体的重力相等,提升高度相等,由 W 有用 =Gh 可知,两次所做有用功相等,C 不符合题意。D不计绳重和摩擦, A、 B 两物体都被提升 0.5m,所做有用功相等,由于 F 乙 还要提升动滑轮,要做一部分额外功,所以手的拉力 F 乙 做的功多,D 不符合题意。故答案为:B。【分析】定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向.(实 质是个等臂杠杆)动滑轮特点:省一半力,但不能改
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