滑輪組練習題(含詳細答案)

滑輪組練習題(含詳細答案)

小強用如圖所示的滑輪組，以拉力F=250N勻速拉動重量為2000N的物體A，使其在3秒內沿水平方向移動6m。已知物體A受到地面的摩擦力f=600N。求此過程中物體A的速度和物體受到的摩擦力大小。答案：B。物體A的速度為0.6m/s，物體受到的摩擦力大小為18N。如圖所示，A物體在受到大小為10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右勻速運動（不計滑輪重、繩重及摩擦）。已知A物體與桌面的摩擦力為1N。下列說法錯誤的是（）。答案：未給出選項。在如圖所示的裝置中，滑輪重及滑輪轉動時的摩擦不計。向上拉繩的速度是1.2m/s，拉繩的力F是9N。由此可知（）。答案：未給出選項。在水平地面上放置一個質量為360N的物體，用如圖所示的裝置勻速拉動物體（不計繩子與滑輪的摩擦），拉力F等于40N，則物體與地面間的摩擦力應為多少？答案：320N。在如圖所示的滑輪組中，物體A重1000N，動滑輪重80N，拉力F作用下，物體A沿水平方向勻速前進了4m，拉力F做功為3200J。不計繩重及繩與滑輪、滑輪與軸之間的摩擦，求此滑輪組的機械效率、重力做功和拉力的功率。答案：該裝置的機械效率為80%，重力做功為3200J，拉力的功率為160W。如圖所示，A、B兩個滑輪，A是滑輪，B是滑輪，物體重力為200N，在不考慮滑輪摩擦和重力的情況下，物體與桌面的摩擦力為90N，勻速移動物體3m，水平力F為N，繩子的自由端移動m。求拉力F做功的功率、B物體的質量和B物體上升的速度。答案：拉力F做功的功率為3W，B物體的質量為2.7kg，B物體上升的速度為0.1m/s。如圖所示，小強在30秒內用滑輪組將物體A沿水平地面勻速移動6m。已知物體A重為800N，它受到的摩擦力為60N，小強所用拉力為25N。求A做的有用功、拉力F的功率、重力做的功和此滑輪組的機械效率。答案：A做的有用功為150J，拉力F的功率為5W，重力做的功為150J，此滑輪組的機械效率為50%。1.用滑輪組將密度為2.8×10^3kg/m^3，質量為56kg的金屬塊在水中勻速提升0.5m，加在繩子自由端的拉力為F，動滑輪重120N，如圖所示。不計繩重及摩擦，g取10N/kg。求自由端移動的速度和滑輪組的機械效率。2.在水平地面上放著物體A，A與地面的接觸面積為0.14m^2，對地面的壓強為3000Pa。用滑輪組勻速提升物體A時，滑輪組的機械效率為84%。求物體A受到的重力和浮力，拉力F的有用功以及滑輪組的機械效率。3.用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運動，彈簧測力計的示數為3N。若不計滑輪重、彈簧測力計重、繩重和滑輪摩擦，則物體B受到的摩擦力為3N，滑輪移動的速度為0.1m/s，繩子拉物體A的功率為2W。4.在不計繩重和摩擦，g=10N/kg的情況下，求物體A的質量m和動滑輪的質量m，以及用此滑輪組使物體A以0.2m/s的速度勻速上升，在5s的時間內，人拉力做的功。5.小宇幫助鄰居李奶奶將一袋重100N的米背上12m高的五樓，共用時間120s。求小宇對這袋米做的功和小宇對這袋米做功的功率。6.建筑工地上，起重機將質量為0.8t的貨物在30s內勻速提升到6m的高處，它的電動機所做的功是1.2×10^5J，g取10N/kg。請計算提升貨物所做的有用功，電動機的功率和起重機的機械效率。7.一輛在水平路面上沿直線勻速行駛的貨車，行駛時所受的阻力為車總重的0.1倍，貨車（含駕駛員）空載時重為2.5×10^4N。求貨車空載行駛時所受的阻力大小，貨車以36km/h的速度空載勻速行駛時，10s內貨車牽引力做的功，以及當貨車以90kW的額定功率、100km/h的速度勻速行駛時，貨車最多可裝載多重的貨物。8.在水平地面上放著物體A和B，且m_A:m_B=9:7。B與地面的接觸面積為1.4×10^3cm^2，對地面的壓強為2500Pa。用滑輪組勻速提升A物體時，滑輪組的機械效率未知。16.題目中已給出滑輪組的機械效率為90%，求解時直接代入公式即可：（1）根據“功率=力×速度”，先求出物體在整個過程中的平均速度v，v=（2+5）/10=0.7m/s，再代入公式P=Fv，其中F為拉力，可得拉力F的功率為P=360×0.7=252W。（2）石塊離開水面后提升5m過程中，滑輪組的機械效率為：η=（輸出功÷輸入功）×100%=(mgh÷F×2d)×100%=（500×10×5÷360×2×7）×100%=59%其中mgh為物體的重力勢能變化，F為拉力，d為繩子長度。改寫：根據滑輪組的機械效率公式，可得出該滑輪組的機械效率為90%。根據題目中給出的條件，可以計算出拉力F，進而求出（1）中物體在整個過程中的平均速度v。代入公式P=Fv，可得拉力F的功率為252W。在石塊離開水面后提升5m過程中，滑輪組的機械效率為59%。17.（1）在水平路面行駛時小轎車牽引力所做的功為0，因為牽引力與位移方向垂直。（2）根據“功率=力×速度”，小轎車在水平路面行駛時的功率為P=Fv，其中F為牽引力，v為速度，代入數據可得P=15×1200=18000W。小轎車上坡時的牽引力為1.5倍的水平路面時的牽引力，即F'=1.5F，根據“功率=力×速度”，代入數據可得P'=F'v'，其中v'為上坡時的速度，代入數據可得v'=10m/s。改寫：小轎車在水平路面行駛時所做的功為0，因為牽引力與位移方向垂直。小轎車在水平路面行駛時的功率為18000W，根據“功率=力×速度”公式，代入數據可得。小轎車上坡時的牽引力為水平路面時的1.5倍，代入公式P=Fv，可得上坡時的速度為10m/s。18.（1）滑輪組的設計圖如下所示：```↓140N||||60N||↓60N||||60N||↓```（2）不計摩擦，繩子能承受的最大拉力為280N，因為最多能提起的重物為140N，所以繩子的張力為140N，而繩子需要承受滑輪組的重量和提起的重物的重量，所以繩子能承受的最大拉力為280N。（3）滑輪組的機械效率為50%，因為滑輪組由兩個滑輪組成，每個滑輪的機械效率為50%，所以整個滑輪組的機械效率為50%×50%=25%。（4）拉力功率為P=Fv，其中F為拉力，v為速度，代入數據可得P=140×0.2=28W。改寫：根據滑輪組的設計圖，可以計算出繩子能承受的最大拉力為280N?；喗M的機械效率為25%。拉力功率為28W，代入公式P=Fv，其中F為拉力，v為速度，可得出結果。19.滑輪組的裝配圖如下所示：```↓||||100N||↓100N||||100N||↓```滑輪組最多能提起的物體重量為400N，因為每個滑輪的張力為100N，而繩子需要承受滑輪組的重量和提起的重物的重量，所以滑輪組最多能提起的物體重量為4×100N=400N。改寫：根據滑輪組的裝配圖，可以計算出滑輪組最多能提起的物體重量為400N。20.根據“功率=力×速度”，滑輪組的機械效率為η=（輸出功÷輸入功）×100%=(500-120)×0.2÷50×100%=72%。10s內拉力做的功為P=Fv，代入數據可得P=50×0.2×10=100J。改寫：根據“功率=力×速度”公式，可計算出滑輪組的機械效率為72%。10s內拉力做的功為100J，代入公式P=Fv，其中F為拉力，v為速度，可得出結果。1.小強用滑輪組勻速拉動重量為2000N的物體A，使其在3秒內沿水平方向勻速移動6米。已知物體A受到地面摩擦力f=600N，拉力F=250N。此過程中，克服摩擦力所做的功為有用功。2.物體A在大小為10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右勻速運動（不計滑輪重、繩重及摩擦）。若物體A與桌面的摩擦力為1N，下列說法錯誤的是D。正確說法為：A.拉力F做功的功率為3W；B.物體B的質量為2.7kg；C.物體B上升的速度為0.1m/s；D.物體B運動1秒克服重力做的功為3J。3.在30秒內，小強用滑輪組將物體A沿水平地面勻速移動6米。已知物體A重為800N，受到的摩擦力為60N，小強所用拉力為25N。此時，物體A的重力做功為14400J，拉力的功率為15W，滑輪組的機械效率為80%。3.如圖所示，滑輪重及滑輪轉動時的摩擦均不計。向上拉繩的速度是1.2m/s，拉繩的力F是9N。由此可知（）解答：(1)重力為800N的物體在水平面上勻速前進6m，雖然有力也有距離，但F⊥S，所以沒做功，即A的重力做功為0J。(2)因重物有3段繩子承擔，故s=3h=3×6m=18m，W=Fs=25N×18m=450J。A.物重是27N，物體的速度是0.4m/s。B.物重是18N，物體的速度是0.6m/s。C.物體受到的摩擦力是27N，物體的速度是0.4m/s。D.物體受到的摩擦力是18N，物體的速度是0.6m/s。解答：本題滑輪組做功是克服摩擦力做功，有3段繩子承擔拉力，因此物體受到的摩擦力是f=3×9N=27N。物體移動的速度為v=1.2m/s，故選C。5.如圖所示的A、B兩個滑輪，A是定滑輪，B是動滑輪，物體重力為200N，在不考慮滑輪摩擦和重力的情況下，物體與桌面的摩擦力為90N，勻速移動物體3m，水平力F為30N，繩子的自由端移動9m。解答：從圖可知，有三段繩子在拉物體，故水平拉力F為摩擦力f的三分之一，即F=f=90N/3=30N。由圖可知，A滑輪的軸固定不動，A是定滑輪；B滑輪的軸隨物體一起運動，B是動滑輪；由圖知，滑輪組承擔拉力繩子的有效股數n=3，故水平拉力F=30N；摩擦力f=3F=3×30N=90N。故答案為：90N?！军c評】本題考查了滑輪組中力的計算，在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔，則繩子自己端的力為拉物體的力的幾分之一?；喗M水平拉動重物時，機械受到的阻力變成是摩擦力，而不是重力。在水平地面上有兩個重力均為200牛的物體，它們之間用一根繩子相連，繩子的自由端移動的距離為s=3×3m=9m。因此，答案為：定；動；30；9。本題考查了滑輪組的力的計算。在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔，因此繩子自己端的力為拉物體的力的幾分之一。需要注意的是，當滑輪組水平拉動重物時，機械受到的阻力變成了摩擦力，而不是重力。在水平地面上放置一個質量為360N的物體，用圖中所示的裝置勻速拉動物體（不計繩子與滑輪的摩擦），拉力F等于40N，則物體與地面間的摩擦力應為120N。解答：從圖中可以看出，上圖是一個動滑輪，有兩段繩子在拉物體；下圖是一滑輪組拉物體，也是兩段繩子拉物體。因此，水平拉力F為摩擦力f的二分之一，即F1=f=×40N=20N；F2=f=×40N=20N。因此，體與地面間的滑動摩擦力均為f=40牛，不計繩子與滑輪間的摩擦，則要拉動物體需要的最小拉力分別為F1=20N，F2=20N。本題考查了滑輪組中力的計算。在滑輪組中，拉物體的力由幾根繩子承擔，因此繩子自由端的力為拉物體的力的幾分之一。需要注意的是，本題中滑輪組水平拉動重物時，機械受到的阻力變成了摩擦力，而不是重力。使用滑輪組將密度為2.8×103kg/m3，質量為56kg金屬塊完全在水中勻速提升0.5m，加在繩子自由端的拉力是F，動滑輪重120N，如圖所示。不計繩重及摩擦，g取10N/kg，則下列說法正確的是：A．金屬塊受到的重力與浮力是平衡力B．拉力F的有用功是280JC．金屬塊受到的浮力是200ND．滑輪組的機械效率是75%解答：根據密度和質量可以得到金屬塊的體積為V=56kg/2.8×103kg/m3=0.02m3。因此，浮力F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N，因此選項C正確。對金屬塊受力分析可知：受到豎直向上的拉力FL和浮力F浮、豎直向下的重力G。因此，金屬塊受到的重力與浮力不是平衡力，因此選項A不正確。由于金屬塊勻速上升，因此FL=G-F浮=mg-F浮=56kg×10N/kg-200N=360N。因此，拉力F的有用功為W有=FLh=360N×0.5m=180J，因此選項B不正確。根據滑輪組的原理，繩子的有效股數n=2，因此滑輪組繩子的拉力為F=(FL+G動)=(360N+120N)=240N，因此滑輪組的機械效率為Efficiency=FL/F=360N/240N=1.5，即150%，因此選項D不正確。(1)物體A克服摩擦力做功為3200J-240J=2960J。(2)機械效率=有用功/輸入功=2960J/4000J×100%=74%。(3)繩自由端移動的距離為8m，用時20s，故繩自由端移動的速度為0.4m/s。約5分鐘。小宇的體重為600N，背負米袋時，他的身體所受的支持力為多少？解：首先將5分鐘轉化為秒，得到300秒。小宇所做的功為：W=Fs=mgh=100Nx12m=1200J根據功的定義，小宇的體內消耗的能量等于所做的功，因此他的身體所受的支持力為：F=W/t=1200J/300s=4N答：小宇背負米袋時，他的身體所受的支持力為4N。答：（1）貨車空載行駛時所受的阻力大小為2.5×10^3N；（2）貨車以36km/h的速度空載勻速行駛時，10s內貨車牽引力做的功為2.5×10^5J；（3）當貨車以90KW的額定功率、100km/h的速度勻速行駛時，貨車最多可裝載重量為2.25×10^3kg?！军c評】本題主要考查學生對阻力、功、功率和機械效率的理解和應用。在解答過程中，需要注意單位的轉換和計算公式的正確使用。板從水中提起，已知水的密度為1×103kg/m3，重力加速度為10m/s2．（1）在整個過程中拉力F的功率（注：在計算時可認為薄石板在離開水面前浮力的大小保持不變）．（2）石板離開水面后提升5m過程中，這個裝置的機械效率是多少？解答：（1）設石板在水中的浸沒深度為h，則石板的體積為V=h×S=10×10×h=100h(cm3)，石板的重量為G=m×g=100h×3×103×10=3h×105N，石板在水中的浮力為F浮=ρ水V×g=1×103×100h×10=1h×105N，所以整個過程中拉力F的功率為P=Fv=1h×105N×0=0W．（2）石板離開水面后提升5m過程中，石板的重力為G=m×g=1000×3×103×10=3×104N，石板在空氣中的浮力為F浮=ρ空氣V×g=1.2×103×1000×10=1.2×104N，所以裝置的機械效率為η=G提/（F拉×s）=G提/（G提+F?。?3×104N/（3×104N+1.2×104N）=0.714=71.4%．答：（1）整個過程中拉力F的功率為0W；（2）裝置的機械效率為71.4%．【點評】此題考查了浮力原理、機械效率及功率的計算，關鍵是要正確理解浮力的概念及其計算方法，注意在計算功率時要考慮速度為0的情況．一塊石頭從水下2m處被提升到水面上方5m的高度，整個過程用了10秒鐘。假設石塊的上升過程是勻速的，且不考慮繩子與滑輪間的摩擦，動滑輪的重量為20N?，F在要求：1.離開水面前石塊所受的浮力和重力；2.動滑輪下端所受的拉力；3.離開水面后繩子自由端的拉力；4.繩子自由端所做的總功；5.繩子自由端所做的功率；6.動滑輪的機械效率。解答：1.離開水面前，根據阿基米德原理，石塊受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000×106m3=10N，其中ρ水為水的密度，g為重力加速度，V排為石塊排開的體積。石塊的重力為G石=m石g=ρ石v石g=3×103kg/m3×1000×106m3×10N/kg=30N，其中ρ石為石塊的密度，v石為石塊的體積。2.設動滑輪下端所受的拉力為F1，則F1=G石-F浮=30N-10N=20N。3.離開水面后，石塊上升5m，繩子自由端的拉力為F3=G石+G輪=（30N+20N）=50N，其中G輪為動滑輪的重力。4.繩子自由端所做的總功為W總=F2×s1+F3×s2=20N×4m+50N×10m=330J，其中s1為石塊從水下2m到水面上方的距離，s2為石塊從水面上方到高度為5m的位置的距離。5.繩子自由端所做的功率為P=W總/t=330J/10s=33W。6.動滑輪的機械效率為η=W有用/W總=G石h2/(F2s1)=30N×5m/(20N×4m)=60%。17.一輛小轎車以15m/s的速度在水平公路勻速行駛，受到的阻力是1200N。小轎車沿水平路面勻速行駛300m后駛上一個斜坡。設行駛過程中小轎車的功率始終保持不變。現在要求：1.在水平路面行駛時小轎車牽引力所做的功；2.行駛過程中小轎車的功率。解答：1.小轎車在水平路面行駛時，由于速度恒定，所以合外力為零，即小轎車所受的牽引力等于阻力，即F=1200N。小轎車牽引力所做的功為W=Fs=1200N×300m=3.6×105J，其中s為小轎車在水平路面上行駛的距離。2.行駛過程中小轎車的功率始終保持不變，即P=W/t，其中W為小轎車在行駛過程中所做的功，t為行駛時間。由于小轎車在水平路面上行駛的時間為t1=s/v=300m/15m/s=20s，所以小轎車在水平路面上的功率為P1=W/t1=3.6×105J/20s=1.8×104W。在斜坡上行駛時，小轎車所受的合外力不再為零，功率可能不再保持不變，無法計算。3.要使小轎車上坡時的牽引力增大為水平路面時的1.5倍，其行駛速度應為多少？已知在水平路面行駛時小轎車牽引力所做的功為3.6×105J，行駛過程中小轎車的功率為1.8×104W。解答：根據牽引力的公式F=ma，可以得到在水平路面上，小轎車所受的牽引力F1=mg，其中m為小轎車的質量，g為重力加速度。因此，在上坡時牽引力應為1.5F1=1.5mg。根據功率的公式P=Fv，可以得到在水平路面上，小轎車的速度為v1=P1/F1，其中P1為小轎車在水平路面上的功