1、1 功与滑轮 题一： 请在图中画出滑轮组最省力的绕法。 题二： 用图所示的滑轮组成滑轮组提升重物，在图中画出最省力的滑轮组的绕线。 题三： 某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在表中。 实验 次数 钩码 重 /N 钩码上升 的 高 度 /m 绳端的 拉 力 /N 绳端移动 机械效率 的距离 /m 1 4 0.10 1.8 0.3 2 6 0.10 2.5 0.3 3 6 0.15 2.5 2 （1） 实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上 拉动弹簧测力计； （2） 第二次实验中， 2s 内钩码上升的高度为 0.1m，则它运动的速度为 m/s ； （3） 第三次实验中，
2、绳端移动的距离为 m， 滑轮组的机械效率为 ； （4） 分析比较第一、 二两次实验数据， 有用功 W1 有 W2 有 ， 滑轮组的机械效率 1 2 （两空均选填“” “”或“” ） 。由此可知，可采用 的方法来提高滑轮组的机 械效率。 题四： 在 “探究影响滑轮组机械效率的因素” 的实验中， 小明用同一滑轮组进行了三次实 验， 实验数据如表： 序号 动滑物重 物重 物体上升 绳端受到 绳端移动 滑轮组的 3 G动 /N G/N 的高度 的拉力 的距离 机械效率 1 0.5 1 h/m 0.1 F/N 0.6 s/m 0.3 /% 55.6 2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7 3
3、0.5 4 0.1 0.3 （1） 根据表格中的数据，在图甲中画出滑轮组的绕绳方法。 （2） 实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力 时， 弹簧测力计应 （选填“保持静止”或“匀速上升” ） 。 （3） 第三次试验时， 测力计示数如图乙所示， 此时绳端受到的拉力为 N， 滑轮组的 机械效率为 %。 （4） 根据表格中的数据分析可知： 随着物重的增大，额外功 （选填“变小” 、 “不变”或“变大” ） ，原因是 。 要提高同一滑轮组机械效率，可以采取 的措施。 题五： 图示为某健身器械结构示意图， 其中每个小滑轮质量为 1kg ， 重物质量为 20kg 。 （
4、不 4 计摩擦、空气阻力和绳子重力。 g 取 10N/kg ） （ 1） 图中滑轮 A 属于 （选填“动滑轮”或“定滑轮” ） ；站在水平地面上的人匀 速拉动绳子时，人对地面的压强比他不拉绳子时要 （选填“大”或“小” ） ； （ 2） 使重物匀速上升时，人对绳子施加的拉力至少是多大？ （ 3） 若每分钟将重物提起 15 次，每次匀速提起的高度为 60cm， 求人做功的平均功率。 题六： 健身用的拉力器结构如图所示， 在拉杆处用力往下拉， 能把配重提起从而起到锻炼 身体的作用。 （ 1） 该拉力器中滑轮 A 的作用是 。 5 （ 2） 拉力器的配重是由许多块金属块组成，其中每一块金属块的质量为
5、 5 千克，底面积为 2 250 厘米 ，求一块金属块对地面的压强为多少？ （ 3） 小明用 250 牛的拉力向下拉动拉杆， 使配重块匀速升高 40 厘米，一分钟小明连续做了 30 次，求小明锻炼时功率为多少？ 题七： 如图所示，不计绳重和摩擦，拉力 F 是 125N， 在 10s 内将重物匀速提升 2m， 此时 滑轮组的机械效率是 80%， 则下列说法正确的是（） A 动滑轮重是 50N B 物体重是 375N C 拉力 F的功率是 25W D 拉力 F 做的功是 750J 题八： 如图所示的滑轮组，每个滑轮重 50N， 用这个滑轮组把质量为 45kg 的重物在 2s 内 匀速提升 2m，
6、不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（） 6 A 作用在绳自由端的拉力 F 为 125N B 在 2s 内拉力的功率为 500W C 该套装置的机械效率为 60% D若所挂物体越重，该滑轮组机械效率越小 题九： 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
7、或水平， A距水平面上的定滑轮、 B距水平面均足够远。 7 8 （ 1） 由图丙可知，重物 B 在哪个时间段内匀速下降？ （ 2） 求出在 4 6s 内，水平绳对 A 的拉力做的功； （ 3） 求出在 24 s 内，重力 GB 做功的功率； （ 4） 求出在 2 4s 内， A 受到的摩擦力的大小。 题十： 为了将放置在水平地面上重 G 200N， 体积为 510 3m3 的 重 物 A 提升到高处，小 芳同学设计了如图甲所示的滑轮组装置， 当小芳同学用图乙所示随时间变化的拉力 F 竖直向 下拉绳时，重物的移动速度 v 和上升的高度 h 随时间变化的关系图象如图丙、丁所示，求： （ 1） 在
8、02 s 内，拉力 F 做的功 W； （ 2） 在 2 3s 内，拉力 F 的功率 P； （ 3） 如果重物 A 浸没在水中，用同样的滑轮组匀速提升重物 A， 拉力 F 62.5N ，此时滑轮组的 机械效率为多少？ （不计水对 A 的阻力，重物 A 在运动过程中未露出水面， g 取 10N/kg ） 9 参考答案 题一： 如图所示。 详解： 由分析可知， 动滑轮上承重的绳子段数越多越省力， 根据题意滑轮组最省力的绕法是 绳 子股数最多，即五股绕线的方法。 题二： 如图所示 详解：当 n 为偶数时，承担物重的有 4 段绳子； n 为奇数时，承担物重的有 3 段绳子，同时 还会有一个动滑轮没法利用
9、，因此 n 4 时最省力，根据“奇动偶定”的原则，将绳子的固 10 定端连在定滑轮上，如上图所示。 题三： （ 1） 匀速（ 2） 0.05 （3 ） 0.4580%（4 ）增加物重 详 解 ： （ 1） 实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证弹簧测力计示数稳定； （ 2） 钩码运动的速度为： v h 0.1 m 0.05m/s ； t 2 s （ 3） 由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数 n 3， 第 3 次测量中，绳端移动的距离 snh30.15m 0.45m； W有 滑轮组的机械效率： 3 W总 = Gh Fs 6 N 0.15 m 2.5 N 0.45 m 100% 80%； （
10、 4） 根据第 1 次和第 2 次数据可知，有用功分别为： W有 1G 1h1 4N0.1m 0.4J ； W有 2 G2h2 6N0.1m 0.6J ； 总 功 分 别 为 ： W总 1 F1s11.8N0.3m 0.54J ； W总 2 F2s22.5N0.3m 0.75J ； 机械效率分别为： 1 W有 1 W总 1 0.4 J 0.54 J 100%74%； 2 W有 2 W总 2 0.6 J 0.75 J 100% 80%； 两次所用滑轮组相同，但第二次物重大于第 1 次物重，机械效率也大于第一次的机械效率， 所 以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率。 题四： （
11、 1） 如图（ 2） 匀速上升（ 3） 1.874.1 （4 ） 变大克服摩擦做功更多 增加提起的物重或减轻动滑轮重 11 详解： （ 1） 分析表中数据可知， 动力作用点移动的距离 s 是钩码上升高度 h 的 3 倍，说明由 三段绳子承担物重，故滑轮组的绕线情况如图所示； （2） 在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械 效率，需在缓慢匀速提升时读数； （3） 图中弹簧测力计的分度值为 0.2N， 所以拉力 F 1.8N ，第三次试验时，滑轮组的机械 W有 效率为： W总 = Gh Fs 4 N 0.1 m 1.8 N 0.3 m 100%74.1%； （4
12、） 根据表格中的数据分析可知： 滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功； 随着物重的增大， 动滑轮 的重力不变，物重越大，摩擦力越大，所以额外功变大； 提高滑轮组机械效率可以增大提升的物重、换用轻质的动滑轮、减小摩擦等。 题五： （ 1） 动滑轮小（ 2）410N（3 ） 30.75W 详解： （ 1） 图中滑轮 A 随物体一块移动，所以它是动滑轮； 站在水平地面上的人匀速拉动绳子时， 根据力的作用是相互的可知， 绳子对人也有一个向上 F 的拉力，所以人对地面的压力减小，根据 p 小，压强也会减小； （2） 人对绳子施加的拉力： 12 3 可知，在受力面积不变的情况下，压力减
13、S F 2G物 +G动 2 m物 g+m动 g220kg10N/kg+1kg10N/kg 410N； （3） 拉力移动距离 s 1 h 2 1 0.6m 0.3m， 2 拉一次做的功： W Fs 410N0.3m 123J ， 拉 15 次 做 的 总 功 ： W总 15W 15123J 1845J， W 拉力的功率 P 总 t 1845 J 60 s 3 0.75W。 题六： （ 1） 改变力的方向（ 2） 210 Pa（ 3） 50W 详解： （ 1） 该拉力器中滑轮 A 是定滑轮， 因为有定滑轮所以能改变力的方向，向上提重物通 过定 滑轮改变力方向，向下拉绳子即可把重物提上去。 2 2
14、2 （ 2）F G m g 5kg10N/kg 50N， S2 50cm 2.5 10 m， 压 强 为 ； p F 50 N S 2.5 10 2 m 2 210 Pa； （ 3）拉动拉杆一次做功 WF s 250N0.4m 100J，则做 了 30 次所做的功 W总 W 30 100J30 3000J， 3 13 W 功率 P 总 t 题七： D 3000 J 60 s 5 0W。 详解：由图知， s 3h 32m 6m， 拉力做功： W总 Fs125N6m 750J，故 D正确； W 拉力做功功率： P 总 t 750 J 10 s 7 5W， 故 C错； W有 W总 ， W有 W总 7
15、50J80% 600J ， W有 W有 Gh， 提升的物体重： G h 600 J 2 m 3 00N， 故 B 错； W总 W 有+ W额 ， W额W 总 W有 750J 600J150J， 又不计绳重和摩擦， 题八： B W额 W额 G轮 h， 动 滑 轮 重 ： G轮 h 150 J 2 m 7 5N， 故 A 错 。 故 选 D。 详解：物体受到的重力为 G mg 45kg10N/kg 450N；由 图知：承担物重的绳子有 3 段，作用在绳子自由端的拉力为 1 F （ G+G动 ） （ 450N+50N） 167N， 故 A 错误； 3 14 W总 在 2s 内拉力的功率： P t 5
16、00 N 3 2 m Fs 3 t 2 s 5 00W， 故 B 正确； 滑轮组的机械效率： W有 Gh G 450 N 100% W总 100% 100% Fs 3F 3 500 N 3 100% 90%， 故 C 错误； 不计绳重和摩擦，动滑轮重力一定，滑轮组提起的物重越大，有用功越多，但额外功不变， 所以 机械效率越高，故 D 错误。故选 B。 题九： （ 1）4 6 s（2 ）6 00J（3 ）2 50W（4 ）1 5N 详解： （ 1） 根据图丙可知，在 4 6s 内，重物 B匀速下降； （ 2） 根据图乙可知，在 4 6s 内，G B3 0N， A 和 B 均做匀速运动， A 向左
17、滑行的距离： s vt 20m/s （ 6s 4s） 40m， A受水平绳的拉力： F 1 （ GB+G） 2 1 30N 15N， 2 15 水平绳对 A的拉力做的功： WF s 15N40m 600J； （ 3） 根据图乙可知，在 24 s 内，重力 GB5 0N；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， WGB GB h5 0N10m 500J ， 功 率 ： P WGB t 500 J 2 s 2 50W。 （ 4） 在 4 6s 内，物体 A 做匀速直线运动，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
18、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。 题十： （ 1）2 02.5J （2 ）3 60W（3 ） 80% 详解： （ 1） 由图丁可知，在 0 1s 内，物体在拉力的方向上没有移动距离，所以做功为零 ； 在 1 2s 内，拉力 F1 90N， 重物上升高度 h1 0.75m， 因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数） n3 ， 拉力 F 的作用点下降的距离 s1 3h1 30.75m 2.25m， 拉力做的功： WF 1s1 90N2.25m 202.5J ； （ 2） 由图可知在 2 3s 内
19、，重物做匀速运动， v1.50m/s ，拉力 F2 80N， 所以拉力 F 的作用点下降的速度 v 3v31.50m/s 4.5m/s ， W Fs 由 P t t Fv 可得，拉力做功功率： P F2v 80N4.5m/s 360W； （ 3） 如果重物 A 浸没在水中，重物 A所受浮力： F 3 3 3 3 浮 水 gV 排 水 gV 物 1.0 10 kg/m 10N/kg510 m 50N， 此时滑轮组提升的重力： G G F 浮 2 00N 50N 150N， W有 根 据 W总 = Gh Fs Gh G nFh nF 16 可得， G 此时滑轮组的机械效率： 3F 150 N 3 62.5 N 8 0%。
