中考专题复习:滑轮组与机械效率(含解析).pdf
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1、中考专题复习:滑轮组与机械效率 一、滑轮 (1)定滑轮 定义:中间的轴固定不动 的滑轮。 实质: 等臂 杠杆。 特点:使用定滑轮不能省力 但是能 改变动力的方向。 对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G 。 绳子自由端移动距离s等于 重物移动的距离h。 (2)动滑轮 定义:和重物一起移动 的滑轮。 实质:动力臂为阻力臂2 倍的 省力杠杆 。 特点:使用动滑轮能省一半的 力,但 不能改变 动力的方向。 理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:F= 2 1 G; 只忽略轮轴间的摩擦及绳重,则,拉力F=2 1 (G物+G动); 绳子自由端移动距离s 等于 2 倍的重物移动的距离h。 二、滑轮组
2、1、定义: 定滑轮 、动滑轮 组合成滑轮组。 2、特点:使用滑轮组既能省力 又能 改变 动力的 方向 。 3、 理想的滑轮组 (不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力F= n 1 G。 只忽略轮轴间的摩擦,则拉力F= n 1 ( G物+G动)。( n 为动滑轮上绳子的股数) 绳子自由端移动距离s=n 倍的重物移动的距离h。 4、 绳子股数 n 的判断 例题精析 1、用如图所示的装置来提升物体,既能省力又能改变力的方向的装置是( C ) (第 2 题图) 2、如图所示,动滑轮的总重为20N,物体 A重 100N,在力 F 的作用下,物体A以 2m/s 的速度匀速上升 2s,若忽略摩擦,则力F的大小
3、及绳端上升的距离分别是(A ) A、30N,16m B、 25N , 14m C、40N,12m D、 40N , 16m 3、学校旗杆顶装有定滑轮,这样做( C ) A既省力,也改变施力的方向 B省力,但不改变施力的方向 C不省力,但改变施力的方向 D既不省力,也不改变施力的方向 4、如图所示,物体做匀速直线运动,拉力F=60N,则物体受到的摩擦力是(C ) 5、如图所示,将重物提高2m 所用拉力F 200N,求: 6、如图所示,用一滑轮组将重力为700 N 的物体提高5 m, ( 不计动滑轮重、绳重及摩擦) , 当堂练习 1、借助简单机械将重物提升,若不计滑轮重及摩擦,以下装置最省力的是(
4、 D ) 2、如图所示,在拉力F 的作用下,总重60N的物体被匀速提升了10cm,若不计滑轮,绳的重和摩擦, 则拉力 F 及其向上移动的距离s 分别为()【答案】 B AF=60N ,s=0.2m BF=30N ,s=0.2m CF=60N ,s=0.1m DF=30N ,s=0.1m 3、用如图所示的滑轮组拉动物体,当物体匀速移动时,绳端受到的拉力为30N;若物体重100N,不计 滑轮重及摩擦,物体受到水平面的摩擦力大小是()【答案】 C (1)重物的质量(动滑轮重不计)(2)自由端F 移动的距离。 【答案】( 1)60Kg ,( 2)6m 试求: (1)提起物体所用的力F 是多少? (2)
5、绳端移动的距离是多少? 【答案】( 1) 250N (3 分)(2)15m A 60N B120N C 20N D180N (第 4 题图) A 30N B60N C90N D100N 4、工人师傅使用如图所示的滑轮组将重600N的木箱匀速吊起3m ,则工人师傅使用的拉力可能是(滑轮 重、绳重和摩擦忽略不计)()【答案】 C A 200N B220N C 300N D320N 5、 如图所示滑轮组, 正方体 A 在水平地面上处于静止状态.已知 A 的边长为1dm, 密度为 2 3 10kg/ 3 m, 每个滑轮重为2N,若使A 对水平地面产生的压力为0,作用在绳端的拉力F 为(忽略摩擦和绳重,
6、 g=10N/kg )()【答案】 C 6、如图所示, 工人用滑轮组吊起质量为40kg 的箱子,工人施加的拉力为250N,箱子 10s 内被匀速竖直 提升了 2m,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg求: 【答案】( 1)箱子受到的重力G=mg=40kg 10N/kg=400N 答;箱子受到的重力为400N (2)根据不计绳重和摩擦时动滑轮是由两股绳子承担可知:F=(G+G动) G动=2FG=2250N400N=100N ; 答:动滑轮的重力为100N (3)滑轮组是有两股绳子承担,且h=2m , s=2h=22m=4m , v=0.4m/s 7、小明用如图所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提
7、升了一段距离,此过程中滑轮组机械效率为80% , 不考虑绳重及摩擦,则绳端的拉力是 N,动滑轮的重力是 N【答案】 250;150 8、如图所示,滑轮自身重力和摩擦不计,请按题中所给的F 与 G 的关系要求,在图中用笔画线代替绳 A4N B5N C6N D22N (1)箱子受到的重力; (2)动滑轮的重力; (3)工人所施加拉力的速度 子将滑轮组绕好。 9、如图所示,用滑轮组提升重物用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法 (10 题) 10、按照要求画出图中所示滑轮组的穿绳情况(滑轮重和摩擦不计)甲图:F=1/4G,乙图: F=1/2G 11、如图所示,要以最省力的方式拉动汽车,请画出滑轮组
8、的绕绳方式 12、小明想站在地上向下拉绳提起重800N的物体,但是他的最大拉力只有300N已知每个滑轮重20N, 请你帮他在图的a、b 图中选一个符合要求的图并画出正确的绕绳方法。 13、(1)用滑轮组提升重1000N 的物体 A,如果每个滑轮重100N,绳子能承受的最大拉力为500N请 在图中画出绕绳方法(2)用滑轮组提升重物,请在图中画出竖直向下拉绳子的绕绳方法 考点三、滑轮组机械效率实验 1、机械效率 (1)有用功跟总功的比值叫机械效率 。 (2)计算公式: %100 W W = 总 有 ; 额外有用总 WW+=W。 例题精析 1、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了
9、一些猜想并对猜想进行验证 (1)如果影响机械效率的因素有A、 B、C 多个,要研究其与B 因素的关系,需要先控制其他几个因素 不变,而改变因素,从而进行研究 (2)下列 A、B是同学提出的两个猜想: 猜想一:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关; 猜想二:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关 (3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图 2、图 3 和图 4 的滑轮组进行实验 验证猜想一的小组应按图所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小 (相等 / 不相等),则可初步判断猜想一是错误的; 验证猜想二的小组应按图或 3、
10、 4 所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效 率大小不相等,则可初步判断猜想二是(正确 /错误)的 (3)请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法: 【答案】( 1)B;( 2)1、3 或 2、4;相等; 1、2 或 3、4;正确;( 3)尽量让滑轮组满负荷工作(提 升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等 2、某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证 (1)下列 A、B是同学提出的两个猜想: 猜想 A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的 绕法有关; 猜想 B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械
11、效率与滑轮组提升的 物重有关; (2)为了验证上述猜想是否正确,同学们将分别按图1、图 2、 图 3 和图 4 的滑轮组进行实验 (a)按图 _滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小 _(相等 / 不相等),则可初步判断猜想A是错误的; (b)按图 _滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小 不相等,则可初步判断猜想B是_(正确错误)的; (3)接着小组进行了实验验证【答案】( a) 1 3,相等( b)1 2,正确。 3、在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5 次测量,用较轻的滑轮组成的滑轮 组测定前4
12、组数据,换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第5 组数据,测得数据如表: (1)实验中应沿方向拉动弹簧测力计,使钩码缓缓上升 (2)表格中变化处数据应为;根据图中弹簧测力计可知编号数据应为 N (3)由表中第1、2 组数据可知,同一滑轮组的机械效率与无关 (4) 比较第 1、 3 次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组, 重物越重, 机械效率(选填“越高”、 “不变”或“越低”) (5)比较第次实验数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,滑轮 组的机械效率越低 (6)分析表格中第2 组数据可知,此时滑轮组克服绳重及摩擦做的那部分额外功为 J 【答案】 (1)竖直;匀速; (2
13、) 66.7 ; 2.4 ;(3)钩码上升的高度;(4)越高; (5)4、5;(6) 0.12 4、某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时,他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑 轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关,各小组利用如图所示的装置进行验证,杨阳那组得到的 实验数据如表: (1)比较第 1、2 次实验数据得出:用不同的滑轮组提升相同的物体,动滑轮个数越多,;比较 第 2、3 次实验数据得出:同一个滑轮组,提升的物体越重,;比较第1、4 实验数据得出:同一 个滑轮组的机械效率与物体上升的高度 (2)在测拉力时,某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动,不便于读数,就让弹簧测力计
14、处于静止 状态时才读数,该同学的读数与实际相比(选填“偏大”、“偏小”或“不变”),测得机械效 率(选填“偏高”、“偏低”或“不变”),说明滑轮组的机械效率还与有关 (3)有两个组所用的动滑轮重量相同,提升的物体也相同,测的机械效率却不同,原因可能是绳子滑 轮或滑轮轴之间的不同,影响了测量结果所以,我们在生活中经常给各种机械加润滑油,是为 了它的机械效率 【答案】( 1)机械效率越低;机械效率越高;无关;(2)偏小;偏高;运动状态;(3)摩擦;提高 实验 次数 动滑轮 重 G动/N 物重 G/N 钩码上升高 度 h/m 动力 F/N 绳端移动 距离 s/m 滑轮组的机械 效率 /% 10.51
15、0.10.70.347.6 20.510.20.70.647.6 30.520.11.10.360.6 40.540.120.3 5140.10.355.6 实验次数物重 (N) 物体上升的高度 (m ) 拉力( N)绳子自由端移动的 距离( m ) 机械效率( % ) 110.10.60.283.3 210.10.40.462.5 320.10.650.476.9 410.20.60.483. 3 5、浩文和虞勇同学用图甲所示的滑轮组进行了“测滑轮组机械效率”的实验,实验数据记录下表后, 通过分析与处理数据,探究得出了以下结论。 (1)滑轮组的机械效率与物体上升的高度_,与所提物体的重力大小
16、 (均选填“有关”或“无关”),提升的物体越重,机械效率越; ( 2)只要滑轮组结构一定,绕动滑轮知道n 股细绳,测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要 (填一种测量工具名称),且机械效率的表达式通式为 _(用本题中有关字母表示),并 算出第 4 次实验的机械效率为_; (3)他们换用图乙所示装置再进行实验探究,又发现:把同一重物提升相同高度,比用甲装置要做更 _(选填“多”或“少”)的额外功,所以机械效率会更_(选填“高”或“低”)。 【答案】( 1)无关有关大( 2)刻度尺G/nF 80% (3)多低 6、小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上,联想到物理课上学到的知识,提出了以下两个问题:
17、 斜面越缓越省力,是不是机械效率高呢? 对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高;对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机 械效率越高呢? 为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究,记录的部分实验数据 如下表: 实 验 次 数 斜面 倾 角 物重 G/N 斜 面 高 度 h/m 沿 斜 面 拉 力 F/N 斜面长 s/m 有 用 功 W有/J 总 功 W总/J 机 械 效 率 ( % ) 4510.70.910.977.8 3010.50.710.50.771.4 3020.51.4111.4 (1)表格中缺少2 个数据,请补充完整(保留一位小数) (2)在
18、实验操作过程中,应沿斜面向上拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板 下面的木块向移动(选填“左”或“右”) (3)通过对比实验的数据,得出的结论是斜面越缓越省力,机械效率越。 (4)通过对比实验的数据(选填实验次数),得出的结论是对于同一斜面,机械效率与所 拉物体的重力。【答案】( 1)0.7 ;71.4 ;( 2)匀速;左;(3)小;( 4);无关 考点四、机械效率计算 实验 序号 物重 G/N 物体上 升的高 度h/cm 测力计 的示数 F/N 测力计移 动的距离 s/cm 机械效 率 1250.91574.1% 22100.93074.1% 34101.73078.4% 461
19、02.530 FsW总(F:绳端人的拉力,s:绳端移动的距离) hGW 物有 (G:物体的重力;h:物体上升的高度) nhs物绳nvv(n:动滑轮 上绳子的股数)(一刀切 判断法) )( 1 动物 GG n F 机械效率:%100 nF G物 %100 动物 物 GG G (1)模型一:竖直方向滑轮组( 克服重力做有用功) (不计绳重与摩擦) 1、如图用滑轮组提升重80N的重物, 物体上升速度为01m/s,上升高度为20cm,拉绳子的力F为 50N, 则()【答案】 D (第 2 题图) 2、如图所示, 工人要将一块重900N 的建材运到10m高处, 装置中每个滑轮重100N,建材上升的速度是
20、 0.8m/s ,在施工过程中,下列说法正确的是()【答案】 D A工人的拉力为500N B工人拉绳的速度为2.4m/s C工人做功的功率为1000J D工人做功的机械效率小于90% 3、用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升0.2m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F 为 60N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是()【答案】 C 4、如图所示,拉力F=125N ,在 10s 内将重物匀速提升2m ,滑轮组的机械效率是80% 则下列说法正确 的是()【答案】 A A绳子自由端移动距离为6m B物体重是375N C拉力 F 做的功是250J D拉力 F 的功率为25W
21、 5、如下图所示,工人用200N 的拉力,在15s 的时间内,将重510N 的建筑材料提升到6m高的楼顶上, 不计绳重及摩擦,求: A绳子自由端被拉下60cm B拉力的功率为5W C有用功为1600J D滑轮组机械效率为80 A所做的有用功为200J B动滑轮自重2N C拉力 F做功的功率为12W D该滑轮组的机械效率为75% f 6、用如图所示的滑轮组提起重为900N的物体 A,使物体在1min 内上升了4m ,所用的拉力为400N(不 计绳重以及绳和轮之间摩擦),求: 7、如图所示,某人用机械效率为80的滑轮组匀速提升重120 N 的物体,在2 s 内,绳的自由端移动 了 6m,不计绳重和
22、摩擦。求:(6 分) (2)模型二:水平方向滑轮组( 克服摩擦力做有用功) (不计绳重与滑轮组内的摩擦) (1)物体上升的高度和速度 (2)人的拉力为多大? (3)人所做的额外功是多大? (4)动滑轮重为多大? 【答案】()2 m1 m/s() 50 ( 3)60() 30 ( 1)拉力做功的功率; ( 2)滑轮组的机械效率; ( 3)动滑轮的重力。 【答案】( 1)240W ;( 2)85% ;( 3)90N (1)拉力 F 克服物体的重力所做的功; (2)拉力 F 做的功; (3)拉力 F 做功的功率; (4)该滑轮组的机械效率。 【答案】( 1)3600J;( 2)4800J;( 3)8
23、0W ;( 4)75% (物体的重力G 不做功) 例题精析 1、如图,用F=10N水平拉力,使重为100N 的物体 A ,沿水平方向在1s 内匀速直线运动了0.5m,若滑 轮和绳子的质量及其摩擦均不计,则物体受到地面的摩擦力为 N,拉力 F 的功率为 【答案】 20; 10W 2、如图所示,用机械效率为80% 的滑轮组拉动一个质量为50 kg 的物体 A当水平拉力F 为 100 N时,物 体 A恰能匀速前进,若物体A前进 5 m所用的时间为10 s。则拉力F 做功的功率为 _W ,物体 A受到地 面的摩擦力为 N(g 取 10 N/kg )【答案】 100;160 3、如图所示,小强在30s
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