滑轮及做功知识点及习题(含答案)

滑轮及做功滑轮及做功 滑轮 滑轮组滑轮 滑轮组 定义种类特点实质图例作用 定滑轮 轴固定不动 轮绕轴心转动 等臂杠杆 能改变施力 的方向 滑 轮 周边有槽 可以绕着 装在框子 里的轴转 动的小轮 动滑轮 轮随物体一起 移动 动力臂为 阻力臂二 倍的杠杆 能省一半力 滑 轮 组 动滑轮和 定滑轮组 合在一起 既能省力 也能改变施 力的方向 机械功机械功 1 功功 条件条件 1 作用在物体上的力 2 物体在力的方向上通过的距离 不做功不做功 1 有力无距离 2 有距离无力 3 力和距离垂直 公式公式W Fs 单位单位焦耳 1J 1N m 说明说明 对功的单位的认识 把两个鸡蛋举高 1m 做的功大约是 1J 一个中学生爬高 2m 对自己做的功大约是 1000J 注意注意 应用功的公式时注意 分清哪个力对物体做功 计算时 F 就是这个力 公式中的 s 一定是在力的方向上通过的距离 强调对应 功的单位 焦 牛 米 焦 不要与力及力臂的乘积 牛 米 不能写成 焦 单位搞混 易错点易错点 物体有三种情况不做功 即物体受力但没有移动 搬物未搬动 物体未受力而凭惯性运动 足球被踢在 空中飞行的过程中 力与距离的方向垂直 水平匀速行驶的汽车对车上的人没有做功 2 功的原理 功的原理 使用机械时 人们所做的功 都不会少于直接用手所做的功 即 使用任何机械都不省功 说明说明 功的原理是一个普遍的结论 对于任何机械都适用 功的原理告诉我们 使用机械要省力必须费距离 要省距离必须费力 既省力又省距离的机械是没有的 使用机械虽然不能省功 但人类仍然使用 是因为使用机械或者可以省力 或者可以省距离 也可以改变力 的方向 给人类工作带来很多方便 六 机械效率 六 机械效率 1 几个概念 几个概念 定义定义公式公式 有用功有用功对人们有用的功 W有用 Gh W总 W额 额外功额外功并非我们需要但又不得不做的功W额 W总 W有用 总功总功有用功加额外功或动力所做的功W总 W有用 W额 Fs 机械机械 效率效率 有用功和总功的比值 100 W有用 W总 注意注意 1 有用功总是小于总功 所以机械效率总小于 1 2 机械效率是个没有单位的物理量 2 机械效率的公式 机械效率的公式 机机 械械公公 式式 斜斜 面面 100 W有用 W总 Gh FL 定滑轮定滑轮 100 W有用 W总 Fs Gh Gh Fh G F 动滑轮动滑轮 100 W有用 W总 Fs Gh Gh F2h G 2F 滑轮组滑轮组 100 W有用 W总 Fs Gh Gh Fnh G nF 一 选择题 共 18 小题 1 2009 包头 如图 1 所示的滑轮组将重 10N 的物体匀速提升 0 1m 所用时间为 2s 作用在绳子末端的拉力 F 为 6N 不计绳重和绳与滑轮间的磨擦 下列计算结果正确的是 A 所做的有用功为 1JB 动滑轮自重 0 2N C 拉力 F 做功的功率为 0 3W D 该滑轮组的机械效率为 83 3 2 如图所示 斜面长为 3cm 高为 lm 工人用 400N 沿斜面方向的力将重为 840N 的箱子推到车上 在这过程中 A 有用功是 400J 总功是 840JB 有用功是 840J 额外功是 400J C 总功是 12O0J 机械效率是 7O D 有用功是 400J 机械效率是 7O 3 如图所示 小明用两个滑轮组成甲 乙两种不同的省力滑轮组 他分别用这两种滑轮 组把质量相同的重物吊到等高的平台上 两次吊重物时他拉绳的速度相同 不计摩擦和绳重 下列 说法正确的是 A 两次吊物 小明所做的功和功率的多少相同 甲装置的效率高B 两次吊物 小明所做的功 功率的多少和效率的高低都相同 C 两次吊物 小明所做的功率的大小和效率的高低相同 用甲 装置做的功多D 两次吊物 小明所做的功的多少和效率的高低相同 用乙装置时功率大 4 2010 泉州 建筑工人用如图所示的滑轮组 将重 800N 的重物匀速提高 5m 拉力所做的功为 4800J 则该滑轮组的机械效率是 A 67 B 73 C 83 D 100 5 利用如图所示的甲 乙两个滑轮组 在相同的时间内用大小相同的力 F1和 F2分别把质量相等的重物 G1和 G2提 升到相同的高度 则 A 甲滑轮组的机械效率高 B 乙滑轮组的机械效率高 C F2做功的功率大 D F1 F2做功的功率一样大 6 用完全相同的 A B 两个滑轮组 绳重及摩擦忽略不计 分别提升重为 G1和 G2的两物体 若 G1 G2 它们的机械效率分别为 A和 B 则 A A BB A B C A BD 无法判断 8 同学们在探究 影响滑轮组机械效率高低的因素 时提出了下列假设 1 滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关 2 滑轮组机械效率高低可能与被物重有关 3 滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关 4 滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数 有关 然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组 进行对比实验来验证提出的假设 则该实验验证的 假设是 A 1 B 2 C 3 D 4 9 2007 恩施州 下列关于简单机械的理解 正确的是 A 滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关B 吃饭时 筷子是个省力杠杆 C 使用杠杆 就是为了省力D 使用定滑轮不省力 但可以省距离 11 2011 包头 如图所示 斜面长 6m 高 3m 用沿斜面向上 大小为 100N 的拉力 F 使物体在 5s 内沿斜面移动 了 2m 下列说法正确的是 A 滑轮组的机械效率是 40 B 物体重 300N C 拉力 F 做的功是 600J D 拉力 F 的功率是 40W 12 有一人用同一滑轮组分别将重 1000N 和 2000N 的物体匀速提升 5m 动滑轮重 200N 不计绳重和摩擦 则上 述两种情况中不正确的是 A 滑轮组的机械效率不相等 B 人做的额外功相等 C 人做的总功相等 D 绳子自由端移动的距离相等 13 从井中提水时 常常会发生吊水桶落入井里的事情 用物理知识分析下列说法 其中错误的是 A 用吊水桶向上提水 人对桶和水做的功都是有用功B 用吊水桶向上提水 人对桶做的功是额外功 C 吊水桶掉在井里 打捞水桶时桶里会带些水 这时人对水做的功是额外功D 吊水桶掉在井里 打捞水桶时 人对桶做的功是有用功 14 下列关于机械效率的说法中 正确的是 A 做功多的机械 机械效率一定高B 越省力的机械 机械效率越高 C 使用机械的目的是为了提高机械效率D 使用任何机械 它的机械效率都小于 1 15 2007 无锡 如图所示 小明分别用甲 乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼 用甲滑轮所 做的总功为 W1 机械效率为 1 用乙滑轮所做的总功为 W2 机械效率为 2 若不计绳重与摩擦 则 A W1 W2 1 2 B W1 W2 1 2 C W1 W2 1 2 D W1 W2 1 2 17 2010 广西 用如图所示的滑轮组提起重 1000N 的货物 所用拉力是 400N 绳的自由端被拉下 2m 关于 这个滑轮组工作的下列说法中 正确的是 A 总功是 800JB 额外功是 100J C 有用功是 400JD 机械效率是 62 5 计算题 1 用如图所示的滑轮组提升重 1500N 的物体 拉力 F 的大小为 400N 若将物体提升 0 3m 求拉力 所做的功及装置的机械效率 2 2009 长沙 小强利用如图所示的滑轮组去拉物体 使重为 2000N 的物体 A 在 3s 内沿水平方向 匀速移动了 6m 若 A 所受地面的摩擦力 f 600N 小强所用拉力 F 250N 则拉力 F 的功率 及该装置的机械效率 30 2010 重庆 如图所示 工人利用动滑轮将沙匀速向上提升 2m 已知沙重 184N 动滑轮重 6N 桶重 10N 绳重和摩擦均不计 则拉力的大小及此时该装置的机械效率 1 解答 解 A 用滑轮组提升物体 对物体做的功是有用功 所做的有用功 W用 Gh 10N 0 1m 1J 该选项中 所做的有用功为 1J 计算结果正确 B 不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时 该滑轮组中的动滑轮由两段绳子承担 绳子上的拉力是物体和动滑轮总重的 二分之一 则 动滑轮的重力 G动 2F G物 2 6N 10N 2N 动滑轮自重 0 2N 计算结果不正确 C 用滑轮组提升物体 拉力 F 做的功是总功 则拉力 F 做功的功率 总 2 6 2 0 1 2 0 6 拉力 F 做功的功率为 0 3W 计算结果不正确 D 该滑轮组的机械效率 物 100 10 6 2 100 83 3 该滑轮组的机械效率为 83 3 计算结果正确 本题计算结果正确的有两个 A 和 D 故选 A D 2 解答 解 对木箱做的有用功 W有 Gh 840N 1m 840J 利用斜面做的总功 W总 Fs 400m 3m 1200J 额外功 W额 W总 W有用 1200J 840J 360J 斜面效率 100 70 故选 C 有用 总 840 1200 3 解答 解 1 小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功 因为物体重力相等 滑轮相同 上升的高度相 同 所以两次做功相等 2 由 W Gh 知 两次所做的有用功相等 所以机械效率相等 3 因为甲图中有 3 段绳子拉着动滑轮所以 F甲 G物 G轮 乙图中有 2 段绳子拉着动滑轮 所以 F乙 G 1 3 1 2 物 G轮 F甲 F乙 V甲 V乙 根据 P Fv 得 P甲 P乙 故选 D 4 解答 解 由图可知 n 2 s 2h 2 5m 10m 当提升 G 800N 的重物时 W有用 Gh 800N 5m 4000J W总 4800J 滑轮组的机械效率 100 100 83 故选 C 有用 总 4000 4800 5 解答 解 甲滑轮组由 3 段绳子承担物重 所以 S1 3h1 则 1 1 1 1 1 1 1 13 1 1 3 1 乙滑轮组由 2 段绳子承担物重 所以 S2 2h2则 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2 又因为 G1 G2 F1 F2 所以乙滑轮组的效率高 两物体上升速度相同 所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度 根据 P Fv 拉力 F 相同 所以 F1 的功率大 故选 B 6 解答 解 设将两个物体提升高度均为 h 使用滑轮组时 绳重及摩擦忽略不计 W额 G轮h 当提升的物重变化时 额外功大小不变 1 有用 总 有用 有用 额 1 有用 额 有用 额 有用 G1 G2 W有用 Gh 做的有用功 W1 W2 由 综合分析 A B 故选 A 点评 本题考查了使用滑轮组时有用功 额外功 总功 机械效率的计算方法 利用好 当绳重及摩擦忽略不计时 W额 G轮h 是本题的关键 8 B 9 A 11 C 12 C 13 A 14 D 15 C 17 AD 计算题 1 解答 解 由图知 h 0 3m s 5h 5 0 3m 1 5m W有 Gh 1500N 0 3m 450J W总 Fs 400N 1 5m 600J 故答案为 600 75 有 总 100 450 600 100 75 2 解答 解 由图可知 拉力移动的距离 s1和物体移动的距离 s2的关系 s1 3