功與滑輪

題一：請在圖中畫出滑輪組最省力的繞法。

題二：用圖所示的滑輪組成滑輪組提升重物，在圖中畫出最省力的滑輪組的繞線。

某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表中。

實驗鉤碼鉤碼上升繩端的繩端移動機械效率

次數(shù)重/N的高度/m拉力/N的距離/m

140.101.80.3

260.102.50.3

360.152.5

(1)實驗中，使用滑輪組提升重物時，應(yīng)豎直向上__________拉動彈簧測力計；

(2)第二次實驗中，2s內(nèi)鉤碼上升的高度為0.1m，則它運動的速度為m/s；

(3)第三次實驗中，繩端移動的距離為m,滑輪組的機械效率為；

(4)分析比較第一、二兩次實驗數(shù)據(jù)，有用功例有_______例有，滑輪組的機械效率

/0(兩空均選填">""="或"<"工由此可知，可采用的方法來提高

滑輪組的機械效率。

題四：在"探究影響滑輪組機械效率的因素”的實驗中，小明用同一滑輪組進(jìn)行了三次實

驗，實驗數(shù)據(jù)如表：

序號動滑物重物重物體上升繩端受到繩端移動滑輪組的

0N

G動/N的高度的拉力的距離機械效率

A/m7Ns/m〃/%

10.510.10.60.355.6

20.520.11.00.366.7

30.540.10.3

(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖甲中畫出滑輪組的繞繩方法。

(2)實驗中，沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使物體緩緩上升，在測量繩端所受的拉力

時，彈簧測力計應(yīng)____________(選填"保持靜止"或"勻速上升”)。

(3)第三次試驗時，測力計示數(shù)如圖乙所示，此時繩端受到的拉力為―N,滑輪組的

機械效率為(

(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知：

①隨著物重的增大，額外功(選填"變小"、"不變"或"變大")，原因是

②要提高同一滑輪組機械效率，可以采取的措施。

不

甲

乙

題五：圖示為某健身器械結(jié)構(gòu)示意圖，其中每個小滑輪質(zhì)量為1kg，重物質(zhì)量為20kgo(不

計摩擦、空氣阻力和繩子重力。g取10N/kg)

(1)圖中滑輪/屬于(選填"動滑輪"或"定滑輪")；站在水平地面上的人勻

速拉動繩子時，人對地面的壓強比他不拉繩子時要(選填"大"或"小")；

(2)使重物勻速上升時，人對繩子施加的拉力至少是多大？

(3)若每分鐘將重物提起15次，每次勻速提起的高度為60cm,求人做功的平均功率。

題六：健身用的拉力器結(jié)構(gòu)如圖所示,在拉桿處用力往下拉，能把配重提起從而起到鍛煉

身體的作用。

(1)該拉力器中滑輪/的作用是___________

(2)拉力器的配重是由許多塊金屬塊組成，其中每一塊金屬塊的質(zhì)量為5千克，底面積為

250厘米2,求一塊金屬塊對地面的壓強為多少？

(3)小明用250牛的拉力向下拉動拉桿，使配重塊勻速升高40厘米，一分鐘小明連續(xù)做了

30次，求小明鍛煉時功率為多少？

題七：如圖所示，不計繩重和摩擦，拉力尸是125N,在10s內(nèi)將重物勻速提升2m,此時

滑輪組的機械效率是80%,則下列說法正確的是()

A.動滑輪重是50NB.物體重是375N

C.拉力尸的功率是25WD.拉力廠做的功是750J

題八：如圖所示的滑輪組，每個滑輪重50N,用這個滑輪組把質(zhì)量為45kg的重物在2s內(nèi)

勻速提升2m,不計繩重和摩擦，下列說法中正確的是()

A.作用在繩自由端的拉力F為125N

B.在2s內(nèi)拉力的功率為500W

C.該套裝置的機械效率為60%

D.若所掛物體越重，該滑輪組機械效率越小

題九：如圖甲所示為小科設(shè)計的滑輪組裝置，其中滑塊A置于表面粗糙程度各處相同的水

平面上，重物8的重力G,可改變(動滑輪重不計)。小科在某次使用該裝置進(jìn)行實驗時記

錄了一些數(shù)據(jù)，并繪制成曲線，即重物6的重力羸滑塊A運動速度心滑塊/在水平面上

通過的距離s隨時間力的變化曲線分別如圖乙、丙、丁所示。若不計繩重及繩與滑輪間的摩

擦，跨過滑輪的繩或豎直或水平，/距水平面上的定滑輪、6距水平面均足夠遠(yuǎn)。

v/ms1

(1)由圖丙可知，重物6在哪個時間段內(nèi)勻速下降？

(2)求出在4~6s內(nèi)，水平繩對A的拉力做的功；

(3)求出在2~4s內(nèi)，重力。做功的功率；

(4)求出在2~4s內(nèi)，/受到的摩擦力的大小。

題十：為了將放置在水平地面上重G=200N，體積為5X10-3m的重物/提升到高處，小

芳同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的滑輪組裝置，當(dāng)小芳同學(xué)用圖乙所示隨時間變化的拉力尸豎直向

下拉繩時，重物的移動速度r和上升的高度分隨時間變化的關(guān)系圖象如圖丙、丁所示，求：

(1)在0~2s內(nèi)，拉力廠做的功憶

(2)在2~3s內(nèi)，拉力廠的功率戶；

(3)如果重物A浸沒在水中，用同樣的滑輪組勻速提升重物A，拉力F=62.5N,此時滑輪

組的機械效率為多少？(不計水對A的阻力，重物A在運動過程中未露出水面，4取10N/kg)

參考答案

題一：如圖所示。

詳解：由分析可知，動滑輪上承重的繩子段數(shù)越多越省力，根據(jù)題意滑輪組最省力的繞法是

繩子股數(shù)最多，即五股繞線的方法。

題二：如圖所示

向

詳解：當(dāng)〃為偶數(shù)時，承擔(dān)物重的有4段繩子；n為奇數(shù)時，承擔(dān)物重的有3段繩子，同時

還會有一個動滑輪沒法利用，因此〃=4時最省力，根據(jù)"奇動偶定”的原則，將繩子的固

定端連在定滑輪上，如上圖所示。

題三：(1)勻速(2)0.05(3)0.4580%(4)<<增加物重

詳解：(1)實驗中應(yīng)該勻速豎直向上拉動彈簧測力計，以保證彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定；

(2)鉤碼運動的速度為：-=&=里上=0.05m/s；

t2s

(3)由圖示可知，滑輪組承重繩子有效股數(shù)〃=3,

第3次測量中，繩端移動的距離s=助=3X0.15m=0.45m；

滑、E辦輪，組的機械效率?-：以=」=—Gh=--6-N--x--0-.1--5--m--X100%=80%；

Fs2.5Nx0.45m

(4)根據(jù)第1次和第2次數(shù)據(jù)可知，有用功分別為：

/有I=GA=4NX0.lm=0.4J；/有？=G/t=6NX0.Im=0.6J；

總功分別為：％su=Asi=1.8NX0.3m=0.54J；/總2=As?=2.5NX0.3m=0.75J；

機械效率分別為：=一唯以1=04.JX100%p74%；外=%。=—0—6J-X100%=80%；

W&10.54J叫2。-75J

兩次所用滑輪組相同，但第二次物重大于第1次物重，機械效率也大于第一次的機械效率,

所以可得：使用同一滑輪組，增加物重可以提高滑輪組的機械效率。

題四：(1)如圖(2)勻速上升(3)1.874.1(4)①變大克服摩擦做功更多

②增加提起的物重或減輕動滑輪重

詳解：(1)分析表中數(shù)據(jù)可知，動力作用點移動的距離s是鉤碼上升高度小的3倍，說明由

三段繩子承擔(dān)物重，故滑輪組的繞線情況如圖所示；

(2)在緩慢提升物體時，還需克服機械摩擦做功，所以為了測量滑輪組提升物體時的機械

效率，需在緩慢勻速提升時讀數(shù)；

(3)圖中彈簧測力計的分度值為0.2N,所以拉力F=1.8N,第三次試驗時，滑輪組的機械

4NxO.lm

效率為：xl00%~74.1%

1.8Nx0.3m

(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知：

①滑輪組做的額外功為克服動滑輪重力和繩子間的摩擦力做的功；隨著物重的增大，動滑輪

的重力不變，物重越大，摩擦力越大，所以額外功變大；

②提高滑輪組機械效率可以增大提升的物重、換用輕質(zhì)的動滑輪、減小摩擦等。

題五：(1)動滑輪小(2)410N(3)30.75W

詳解：(1)圖中滑輪/隨物體一塊移動，所以它是動滑輪；

站在水平地面上的人勻速拉動繩子時，根據(jù)力的作用是相互的可知，繩子對人也有一個向上

F

的拉力，所以人對地面的壓力減小，根據(jù)。=不可知，在受力面積不變的情況下，壓力減

小，壓強也會減小；

(2)人對繩子施加的拉力：

F-2G物+G動=2〃物+加動g=2X20kgX10N/kg+lkgX10N/kg=410N；

(3)拉力移動距離s=—h=—X0.6m=0.3m,

22

拉一次做的功：/=A?=410NX0.3m=123J,

拉15次做的總功：/總=15W=15X123J=1845J,

+W自1845J

拉力的功率產(chǎn)=—^=------=30.75WO

t60s

題六：(1)改變力的方向(2)2X103Pa(3)50W

詳解：(1)該拉力器中滑輪力是定滑輪，因為有定滑輪所以能改變力的方向，向上提重物通

過定滑輪改變力方向，向下拉繩子即可把重物提上去。

(2)F-G-mg-5kgX10N/kg=50N,S=250cm2=2.5X10-2m2,

_F50N

壓強為；P=—=2X103Pa；

2.5xIO-2m2

(3)拉動拉桿一次做功/=Fs=250NX0.4m=100J,

則做了30次所做的功/總="30=100JX30=3000J,

a+3000J

.功率p=一^=------=50W

t60s

題七：D

詳解：由圖知，s=3力=3X2m=6m,

拉力做功：/總=Fs=125NX6m=750J,故D正確；

Wf750T

拉力做功功率：P=)=---=75W，故C錯；

t10s

5

n=―-，:.獷有=獷總Xn=750JX80%=600J,

%

,?%有=Gh，，提升的物體重：G=畦="U=300N，故B錯；

h2m

?.3總=(有+/額，../額=/總-(有=750J-600J=150J,

W150T

又..不計繩重和摩擦，(額=G輪力，二動滑輪重：G輪=』=——=75N,故A錯。故選D。

h2m

題八：B

詳解：物體受到的重力為G=皿g=45kgX10N/kg=450N；

由圖知：承擔(dān)物重的繩子有3段，作用在繩子自由端的拉力為

F=1(G+G動)=1X(450N+50N)心167N,故A錯誤；

33

500N°°

%Fs[―x3x2m

在2s內(nèi)拉力的功率：P=上=——==----------=500W,故B正確；

tt2s

滑輪組的機械效率：

%G/zG450N生…

〃=-2-X100%=——X100%=——X100%=—5—00—X100%=90%,故C錯誤；

*Fs3尸3XN

3

不計繩重和摩擦，動滑輪重力一定，滑輪組提起的物重越大，有用功越多，但額外功不變,

所以機械效率越高，故D錯誤。故選B。

題九：(1)4~6s(2)600J(3)250W(4)15N

詳解：(1)根據(jù)圖丙可知，在4~6s內(nèi)，重物6勻速下降；

(2)根據(jù)圖乙可知，在4~6s內(nèi)，&=30N,/和6均做勻速運動，A向左滑行的距離：s=

rt=20m/sX(6s-4s)=40m,

A受水平繩的拉力：尸=!(忌+G)=lx30N=15N,

22

水平繩對A的拉力做的功：W=Fs=15NX40m=600J；

(3)根據(jù)圖乙可知，在2~4s內(nèi),重力GB-50N；根據(jù)圖丁可知，A向左滑行的距離sr=

20m,方下降的距離人=Ls'=-Lx20m=10m,

22

WCK.5ooJ

磔'=G'TI=50NX10m=500J,功率：尸=-----=------=250W

Bt2so

(4)在4~6s內(nèi)，物體/做勻速直線運動，由二力的平衡條件：f=F=15N

因為物體/與接觸面的粗糙程度、壓力的大小均不變，因此/在2~4s