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動滑輪及其工作的特點
一、單選題
1.用如圖甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體,已知滑輪重20N。則( )
A.手的拉力:F甲=F乙;機械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲<F乙;機械效率:η甲<η乙
C.手的拉力:F甲>F乙;機械效率:η甲<η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;機械效率:η甲>η乙
2.如圖所示,用同一個動滑輪先后提升同一物體,使物體以相同的速度勻速上升相同的高度,所用的力分別是F甲和F乙 , 拉力做功的功率分別是P甲和P乙 . 若不計摩擦、動滑輪重和繩重,則F甲與F乙、P甲與P乙之間的大小關(guān)系是( )
A.F甲>F乙、P甲=P乙B.F甲>F乙、P甲>P乙C.F甲
F1>F3
C.F1>F2>F3
D.F1;對于效率:兩幅圖中的W有是克服物體重力做的功是相同的,但乙圖中拉力做功要克服動滑輪的重力做功,比甲圖中做的總功要多,所以結(jié)合機械效率公式η 可知,有用功相同時,總功越大的,機械效率越小,所以 >;B符合題意。
故答案為:B。
【分析】定滑輪可以改變力的方向,動滑輪可以省力,當物體重力相同時,動滑輪的額外功較大,機械效率較小。
15.【答案】D
【解析】【解答】A、動滑輪實質(zhì)是動力臂是阻力臂二倍的杠桿,屬于省力杠桿,A不符合題意;
B、訂書機在使用時,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿,B不符合題意;
C、羊角錘在撬釘子時,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿,C不符合題意;
D、鑷子在使用時,動力臂小于阻力臂,屬于是費力杠桿,D符合題意。
故答案為:D。
【分析】動滑輪特點:省一半力,但不能改變動力方向,要費距離(實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿)
三種杠桿:(1)省力杠桿:L1>L2,平衡時F1F2.特點是費力,但省距離.(如釣魚杠,理發(fā)剪刀等)
(3)等臂杠桿:L1=L2,平衡時F1=F2.特點是既不省力,也不費力.(如:天平)
16.【答案】C
【解析】【解答】讀圖分析可知,最上和最下兩只都是定滑輪,只是改變了力的方向,而中間一只滑輪相對于瘦子來講,只是改變了力的方向,為定滑輪;
相對于胖子來講,則是一只費力的動滑輪;
因此,可知當裝置勻速運動時,各力的關(guān)系為 , 。
C符合題意,ABD不符合題意。
故答案為:C.
【分析】根據(jù)動滑輪和定滑輪的特點分析判斷.
二、填空題
17.【答案】0;6.4
【解析】【解答】因為物體沿水平方向運動,重力的方向是豎直向下的,力和運動方向相互垂直,故重力不做功,所以物體A所受重力做的功為0J;由圖可知,拉力的大小F=4N,物體沿水平方向以0.4m/s的速度勻速運動了2s,通過的路程是
s物=v物t=0.4m/sx2s=0.8m,因為動滑輪省一半力,而費一倍距離,所以拉力移動的距離為s=2s物=2x0.8m=1.6m,故拉力F做的功是W=Fs=4Nx1.6m=6.4J。
故答案為:0;6.4。
【分析】(1)根據(jù)做功的兩個必要因素,分析重力做功情況;
(2)由圖可知,拉力大小等于彈簧測力計的示數(shù);利用公式s=vt,求出物體2s沿水平方向運動的距離s物,根據(jù)動滑輪的特點s=2s物,得出拉力移動的距離s,再利用公式W=Fs,即可求出拉力做的功。
18.【答案】省力;90%;325
【解析】【解答】解:使用動滑輪的好處是省力;η= =90%;由F= (G+G動)得:G動=2F-G=2250N-450N=50N, F’= = =325N.
故答案為:省力;90%;325。
【分析】動滑輪的特點:省力但不能改變力的方向;根據(jù)η= 求解;先根據(jù)F= (G+G動)求出動滑輪的重力,再根據(jù)F= (G+G動)求解。
19.【答案】0.1;水平向右;36;3.6
【解析】【解答】解:根據(jù)v= 得A物體運動的速度:v= =20cm/s,繩子的股數(shù)為2股,滑輪移動的速度為v滑= v= 20cm/s=10cm/s=0.1m /s;物體B在水平方向上受水平向右的拉力和A對B施加的向左的摩擦力是一對平衡力,所以A對B施加的摩擦力為8N且水平向左;A對B施加的向左的摩擦力和B對A施加的向右的摩擦力是一對相互作用力,所以B對A施加的向右的摩擦力為8N:A在水平方向受到向左的拉力F’、B對A施加的向右的摩擦力、地面對A向右的摩擦力,所以繩子對A的拉力F’=8N+10N=18N,F(xiàn)=2F’=218N=36N,P=Fv=36N0.1m/s
3.6W.
故答案為:0.1;水平向右;36;3.6。
【分析】根據(jù)v= 求出A運動的速度,再根據(jù)繩子是股數(shù)求出滑輪運動的速度;根據(jù)B的受力情況和二力平衡條件得出B受到摩擦力的方向和大??;根據(jù)A的受力情況求出繩子對A的拉力;根據(jù)P=Fv求出拉力的功率。
20.【答案】b;10;0
【解析】【解答】解:(1)a是定滑輪,本質(zhì)是等臂杠桿;b是動滑輪,本質(zhì)是動力臂為阻力臂兩倍的省力杠桿;(2)使用定滑輪不省力也不費力,若不計摩擦和滑輪重力,則F1=G=10N; 勻速提升物體,則a圖中物體受到的重力和拉力是一對平衡力,其合力的大小為0牛.
故答案為:b;10;0.
【分析】(1)定滑輪的本質(zhì)是等臂杠桿,不省力,也不省距離;動滑輪的本質(zhì)是動力臂是阻力臂二倍的杠桿,可以省一半的力,但是費距離;
21.【答案】(1)kg;s
(2)定滑輪;動滑輪
【解析】【解答】解:中學生比成年人質(zhì)量略小,約50kg,百米成績約是十幾秒;定滑輪可以改變力的方向,動滑輪可以省力.
故答案為:(1)kg;s;(2)定滑輪;動滑輪.
【分析】(1)根據(jù)對質(zhì)量和時間單位的經(jīng)驗認識填空;(2)定滑輪的特點是能改變力的方向,不省力也不省距離;動滑輪的特點是不能改變力的方向,省一半力,費一倍距離.
22.【答案】能;75%
【解析】【解答】解:①動滑輪實質(zhì)是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿,則使用動滑輪能省一半的力,但要移動2倍的距離、不能改變力的方向.②貨物提升的高度為h,則根據(jù)滑輪組的特點可知,拉力通過的距離為2h;則滑輪組的機械效率為
:η= 100%= 100%= 100%= %=75%.
故答案為:能;75%.
【分析】①定滑輪是等臂杠桿,動力臂等于阻力臂,也就是說動力等于阻力,使用定滑輪不省力、但能改變用力方向;使用動滑輪能省一半的力,是因為動力臂是阻力臂的2倍,但要移動2倍的距離;使用動滑輪,拉力的方向與物體的運動方向相同.②分析滑輪可知,承擔貨物的繩子根數(shù)n=2,即拉力通過的距離是貨物升高高度的2倍,表示出有用功和總功,根據(jù)η= = = 即可求出機械效率.
23.【答案】動滑輪;20;0.4
【解析】【解答】由圖知,使用過程中滑輪的軸隨物體一起運動,所以屬于動滑輪;
不計滑輪重、繩重及繩與滑輪間的摩擦,F= ,物體的重力為G=2F=210N=20N;
繩子自由端移動的速度為v=20.2m/s=0.4m/s。
故答案為:動滑輪;20;0.4。
【分析】和物體一起運動的滑輪是動滑輪,動滑輪可以省力.
24.【答案】乙;甲
【解析】【解答】解:由圖可知:甲是定滑輪,不省力可以改變力的方向.乙是動滑輪,省一半的力不可以改變力的方向.
故答案為:乙,甲.
【分析】定滑輪可以改變力的方向,動滑輪可以省力.
25.【答案】100;20
【解析】【解答】因為動滑輪有兩段繩子吊著物體,不計動滑輪重、繩重和摩擦,拉力F=1/2G=1/2200N=100N;若不計繩重及摩擦,實際測量A端的拉力為110N時,根據(jù)F=1/2(G+G動)得G動=2F﹣G=2110N﹣200N=20N。
故答案為:100;20.
【分析】使用動滑輪可以省一半力.
26.【答案】9
【解析】【解答】物體移動的速度:v物= =0.3m/s,拉力移動的速度:v=2v物=20.3m/s=0.6m/s,∵物體勻速直線運動,∴動滑輪對物體的拉力:F拉=f=30N,∵滑輪和繩的重力及滑輪的摩擦忽略不計,∴水平拉力:F= F拉= 30N=15N,拉力的功率:P=Fv=15N0.6m/s=9W.
故答案為:9.
【分析】由圖可知,拉力移動的速度為物體移動速度的2倍,據(jù)此求出拉力移動的速度;根據(jù)動滑輪的省力特點計算出拉力F的大小,再根據(jù)P=Fv求拉力的功率.
27.【答案】省一半;多費一倍
【解析】【解答】動滑輪實質(zhì)當于一個動力臂是阻力臂二倍的杠桿;
所以在不考慮滑輪和繩子的重力,也不考慮摩擦時,使用動滑輪可以省一半力,多費一倍的距離。
故答案為:省一半;多費一倍。
【分析】動滑輪可以省力,但費距離.
28.【答案】運動;動力臂為阻力臂二倍
【解析】【解答】使用時,滑輪的軸隨物體(阻力)一起運動,這樣的滑輪叫動滑輪;動滑輪實質(zhì)是一個動力臂為阻力臂二倍杠桿。所以使用動滑輪可以省力。
故答案為:運動;動力臂為阻力臂二倍.
【分析】能和物體一起運動的滑輪是動滑輪,動滑輪實質(zhì)是一個動力臂為阻力臂二倍杠桿。
29.【答案】>;<;>
【解析】【解答】使用定滑輪時,拉力為:
使用動滑輪時,拉力為:
因為動滑輪重G動小于物體的物重G,所以 ;
當不計繩重與摩擦時,做功分別為:
;
故 ;
當不計繩重與摩擦時,使用定滑輪做功時,沒有額外功,即效率為100%;
使用動滑輪時,提升動滑輪做的功為額外功,所以機械效率小于100%;
故 。
故答案為:>;<;>.
【分析】使用定滑輪不省力,動滑輪可以省力,在提升相同物體時,定滑輪沒對滑輪做功,動滑輪做了額外功,總功較大,動滑輪的機械效率較小.
30.【答案】可以改變力的方向;>;>
【解析】【解答】由圖可知,甲圖中的滑輪輪軸固定不動,所以是定滑輪,使用定滑輪可以改變作用力的方向;
甲圖中的滑輪是定滑輪, ;而乙圖中的滑輪是動滑輪,使用該滑輪可以省一半的力,所以 ,因為滑輪重小于物重,
故F甲>F乙;
甲乙兩圖中的重物相同時,如果升高相同的距離,則有用功相同;
在繩重、摩擦不計情況下,甲圖中的拉力做的功等于有用功,而乙圖中的拉力做的功包括有用功和克服動滑輪重力所做的功,所以乙圖中的總功更大些,因此乙圖中滑輪的機械效率會比甲圖中的?。?
故答案為:可以改變力的方向;>;>.
【分析】定滑輪可以改變力的方向,動滑輪可以省力,但動滑輪的額外功較大,機械效率較小。
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