滑轮机械效率知识点及经典例题

滑轮专题复习滑轮专题复习 滑轮 定滑轮和动滑轮 1 定滑轮 滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮 定滑轮可以改变力的方 向 但不省力 2 动滑轮 滑轮的轴随物体一起运动 这样的滑轮叫做动滑轮 动滑 轮可以省一半力 但不能改变用力的方向 滑轮组 1 滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的 可以达到既省力又改变力 的方向的作用效果 2 滑轮组省力情况的确定方法 在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下 使用滑轮组时 滑轮组用几股 绳子吊着物体 提起物体所用的力就是物重的几分之一 如图所示 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 滑轮组绳子的穿绕方式很多 现以串联式滑轮为例 介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式 1 一个定滑轮和一个动滑轮 图 1 47 7 2 一个定滑轮和二个动滑轮 图 1 47 8 3 二个定滑轮和一个动滑轮 图 47 9 甲 4 二个定滑轮和二个动滑轮 图 1 47 9 乙 相关公式相关公式 1 绳子段数 n 的确定 在定滑轮和动滑轮之间划一条虚线 将定滑轮和动滑轮 隔开 然后再查出与动滑轮相连的绳子段数 2 三个 n 倍关系 S nh 当滑轮组处于竖直状态时 或 S nL 当滑轮组处于水平状态时 不计绳子重和摩擦 1 物 动 V绳 n V物 速度比 当滑轮组处于竖直 水平状态时通用 3 两个机械效率公式 当滑轮组处于竖直状态时 或 当滑轮组处于水 有 总 有 总 平状态时 不计绳重和摩擦时 有 总 有 有 额 物 物 动 4 两个功率公式 适用于任何状态的滑轮组 P FV绳 典型习题典型习题 1 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 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 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 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 考点 功的计算 滑轮 组 的机械效率 功率的计算 专题 应用题 分析 从题中知 重物的质量相同 两次拉绳的速度相等 重物上升的高度相同 滑轮相 同 先根据 W Fs 求出小明的拉力所做的功 W甲与 W乙 再由 求出机械效率 最后根据 有 总 P Fv 比较功率的大小 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 1 3 动滑轮 所以 F乙 G物 G轮 1 2 F甲 F乙 V甲 V乙 根据 P Fv 得 P甲 P乙 故选 D 点评 考查了功 功率 机械效率的计算 特别注意滑轮组的使用方法 滑轮组省力但不 省功 机械效率等于有用功与总功的比值 2 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 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 的力的力 F1和和 F2分别把质量相等的重物分别把质量相等的重物 G1和和 G2提升到相同的高度 则提升到相同的高度 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 考点 滑轮 组 的机械效率 功率的计算 分析 滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值 要正确地解决此题 关键是搞清有用功 与总功的计算 还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重 功率是表示物体做功快慢的物 理量 一定要注意题目中比较哪个功的功率 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 点评 此题主要考查了滑轮组机械效率的计算 以及功率的计算 同时还用到了绳端移动 距离与物体上升高度的关系 3 两滑轮组装置如图所示 已知每个滑轮重力都为 两滑轮组装置如图所示 已知每个滑轮重力都为 G0 摩擦和绳重均不计 用它们分别 摩擦和绳重均不计 用它们分别 匀速提起重为匀速提起重为 G 5G0的物体时 甲 乙两滑轮组的机械效率之比是 的物体时 甲 乙两滑轮组的机械效率之比是 A 6 7B 7 6 C 5 6D 5 7 考点 滑轮 组 的机械效率 功的计算 有用功和额外功 机械效率的大小比较 专题 计算题 推理法 分析 若将物体提升 h 知道提升的物重利用功的公式求有用功 因为摩擦和绳重均不计 知道每个滑轮重 可以计算使用滑轮组时的额外功 甲图有 1 个 动滑轮 乙图有两个动滑轮 利用 W总 W有用 W额分别求出总功 再利用机械效率的公 式求出滑轮组的机械效率 最后求两个滑轮组的机械效率的比值 解答 解 设物体被提升的高度为 h W有用 Gh 5G0h 摩擦和绳重均不计 使用滑轮组时做的额外功就是将动滑轮提升 h 做的功 甲图有 1 个动滑轮 使用甲滑轮组时的额外功 W额 G轮h G0h 使用甲滑轮组时的总功 W总 W有用 W额 5G0h G0h 6G0h 使用甲滑轮组时的机械效率 有 总 5 0 6 0 5 6 乙图有 2 个动滑轮 使用乙滑轮组时的额外功 W额 2G轮h 2G0h 使用乙滑轮组时的总功 W总 W有用 W额 5G0h 2G0h 7G0h 使用乙滑轮组时的机械效率 有 总 5 0 7 0 5 7 5 6 5 7 7 6 故选 B 完全相同的完全相同的 A B 两个滑轮组 绳重及摩擦忽略不计 两个滑轮组 绳重及摩擦忽略不计 分别提升重为 分别提升重为 G1 和和 G2 的两物体 的两物体 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 能根据 W 额 G轮h 求额外功是本题的关键 4 判断滑轮组机械效率高低的因素与哪些因素有关 判断滑轮组机械效率高低的因素与哪些因素有关 1 滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关 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物重有关 滑轮组机械效率高低可能与物重有关 3 滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关 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 绕法 有关 滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数 绕法 有关 分析 影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力 动滑轮重力 绳子重力和摩擦等 5 2010 广西 用如图所示的滑轮组提起重广西 用如图所示的滑轮组提起重 1000N 的货物 所用拉力是的货物 所用拉力是 400N 绳的自由 绳的自由 端被拉下端被拉下 2m 关于这个滑轮组工作的下列说法中 正确的是 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 考点 滑轮 组 的机械效率 功的计算 有用功和额外功 专题 计算题 推理法 分析 首先根据滑轮组装形式 确定承担物重的绳子股数 n 4 求出物体上升高度 h 然 后利用公式 W总 Fs 计算总功 W有用 Gh 计算有用功 最后用有用功除以总功得出滑轮组 的机械效率 解答 解 由图知 n 4 则绳的自由端移动的距离 s nh 物体上升高度 h 0 5m 2 4 提起货物所做的有用功 W有用 Gh 1000N 0 5m 500J 故 C 错 提起货物所做的总功 W总 Fs 400N 2m 800J 故 A 正确 提起货物所做的额外功 W额 W总 W有用 800J 500J 300J 故 B 错 滑轮组的机械效率 62 5 故 D 正确 有用 总 500 800 故选 AD 点评 本题是一个选择题 实质上是一个小综合题 最好的做法就是将每一个量计算出来 进行判断 本题的关键有二 一是 n 的确定 直接从动滑轮上引出的绳子股数 二是 W 总 W额 W有用 6 通过测量滑轮组机械效率的实验 可得出下列各措施中能提高机械效率的是 通过测量滑轮组机械效率的实验 可得出下列各措施中能提高机械效率的是 A 增加动滑轮 减小拉力 B 改用质量小的动滑轮 C 减少提升高度 减少做功D 增加提升重物重力 增大有用功 考点 滑轮 组 机械效率的测量实验 功的计算 增大或减小机械效率的方法 分析 滑轮组的机械效率是有用功与总功之比 比值越大 机械效率越高 所以要提高滑 轮组的机械效率可以尽量减少额外功 知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功 解答 解 A 动滑轮越重 需要做的额外功越多 所以 A 说法错误 B 改用质量小的动滑轮 可以减少额外功 所以可以提高滑轮组的机械效率 所以 B 说 法正确 C 由公式 所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关 所以 C 说法错误 D 提高物体的质量 可以提高有用功 这样有用功在总功中所占的比值增大 所以增加 提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率 所以 D 说法正确 故选 B D 点评 此题主要考查了提高滑轮组的方法 首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之 比 比值越大 效率越高 所以有用功越大 额外功越少 机械效率越高 因此可以通过 减少额外功 提高有用功来提高滑轮组的效率 7 10 茂名 茂名 8 分 用如图所示的滑轮组去拉物体 A 已知 A 物质的密度是 2 103kg m3 底面积是 0 3m3 重力为 600N 物体 A 在 F 100N 的拉力作用下 沿水平 方向匀速前进了 2m g 取 10N kg 求