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单选题

如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是(  )

A
甲更省力,甲机械效率大
B
乙更省力,机械效率一样大
C
乙更省力,乙机械效率大
D
甲更省力,机械效率一样大

题目答案

B

答案解析

分析:

由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系.

解答:

解:不计绳重及摩擦,

拉力F=$\frac {1}{n}$(G_物+G_轮),n_甲=2,n_乙=3,

绳子受的拉力:

F_甲=$\frac {1}{2}$(G_物+G_轮),F_乙=$\frac {1}{3}$ (G_物+G_轮),

F_甲>F_乙,乙图省力;

动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W_额=G_轮h,W_有用=G_物h,

利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,

由\eta =$\frac {W_有用}{W_总}$×100 % ,可知,

滑轮组的机械效率相同.

故选B.

点评:

本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法;本题关键在于确定额外功相等.

举一反三
单选题

图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F$_1$随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为6.25×10_N,滑轮组的机械效率为80%,已知A的重力为2×10_N,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响),求:



长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率为(      ).

A
2300W
B
2400W
C
2500W
D
2600W

题目答案

C

答案解析

分析:

先根据机械效率的变形公式求出提升物体绳子的条数,然后求出F移动的速度,最后根据P=Fv求出拉力的功率.

解答:

解:长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率为2500W.

点评:

本题考查了浮力、密度、功率、压强的计算,主要是考查公式的灵活运用,关键会选择合适的计算公式.

单选题

如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N.圆柱体M高为3m,底面积为0.02m_,密度为4.5×10_kg/m_.在绳端拉力F作用下,圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,在这个过程中,拉力F的功率为160W,滑轮组的机械效率为η,钢架对定滑轮的拉力为T.在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M的下表面受到水的压强为p.不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg.下列选项中正确的是(  )

A
压强p的最小值为15000Pa
B
拉力T的大小为2700N
C
拉力F的大小为640N
D
滑轮组的机械效率为90%

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)解答此题首先对动滑轮和物体做整体受力分析,如解答中的图1,对定滑轮做受力分析如解答中的图2,根据F_浮=ρ_水gV求得M所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M的重力,从而可求得拉力F大小;

(2)因M有三段绳子承担,根据平衡条件F_浮+3F=G_轮+G_M,可求得拉力T的大小;再根据η=$\frac {G_M-F_浮}{G_M+G_轮-F_浮}$可求得滑轮组的机械效率.

(3)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N和连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N,可知圆柱体M的下表面受到水的压力,再利用p=$\frac {F}{S}$可求得压强p的最小值.

解答:

(1)对动滑轮和物体做整体受力分析,如图1,对定滑轮做受力分析如图2所示,

∵h=3m,S=0.02m_,

∴V=0.06m_,

∴F_浮=ρ_水gV=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.06m_=600N,

∵M全部浸没,则V=V_排,

∴$\frac {G_M}{F_浮}$=$\frac {ρgV}{ρ_水gV_排}$=$\frac {ρ}{ρ_水}$=$\frac {G_M}{600N}$$\frac {4.5×10_kg/m}{1.0×10_kg/m}$,

解得G_M=2700N,

由已知可知:v=$\frac {15m-3m}{3×60s}$=$\frac {1}{15}$m/s,

∵P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=F•3v=F×3×$\frac {1}{15}$m/s=160W,

∴F=$\frac {P}{3v}$=$\frac {160W}{3×115}$m/s=800N,故C错误;

(2)由平衡条件:F_浮+3F=G_轮+GM,可得G_轮=600N+3×800N-2700N=300N,则T=2F+G_轮=1600N+300N=1900N,故B错误;

(3)η=$\frac {(G_M-F_浮)h}{F_拉×3h}$=$\frac {G_M-F_浮}{G_M+G_轮-F_浮}$×100%=$\frac {2700N-600N}{2700N+300N-600N}$×100%=$\frac {2100N}{2400N}$×100%=87.5%,故选项D错误;

(4)F_浮+3F=G_动+G_M,露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N,以后绕在滑轮组上的绳子将拉断.此时的浮力为最小F_浮最小=G_动+G_M-3F=300N+2700N-3×900N=300N,

∴p=$\frac {F$_1$}{S}$=$\frac {300N}{0.02m}$=1.5×10_Pa,故选项A正确.

故选A.

点评:

本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、滑轮组拉力的计算方法、力的合成的掌握和运用,是我们初中力学中比较难的题目.

单选题

如图所示,重为1140N的物体,它与水平地面的接触面积为1.5×10_cm_.工人师傅用600N的力匀速提升物

体,物体的速度为0.2m/s.(不计摩擦及绳重)

求:(1)工人师傅拉绳的功率;

(2)滑轮组的机械效率;

(3)体重为450N的小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉动,物体对地面的最小压强为多大.

A
230W;94%;2000Pa
B
240W;95%;2000Pa
C
240W;96%;2100Pa
D
260W;95%;2000Pa

题目答案

B

答案解析

分析:

(1)根据v_拉=2v_物求出拉力移动速度,根据P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=Fv求出拉力的功率;

(2)根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{F2h}$=$\frac {G}{2F}$求出机械效率;

(3)根据工人师傅的拉力F=$\frac {1}{2}$(G+G_动)求出动滑轮重,小明的最大拉力为F=G=450N,根据F=$\frac {1}{2}$(F_拉+G_动)求出绳子对物体的拉力,则物体对地面的压力F_压=F_支=G-F_拉,根据p=$\frac {F}{S}$求出对地面的最小压强.

解答:

已知:物体重G=1140N,面积S=1.5×10_cm_=0.15m_,工人师傅拉力F=600N,物体速度=0.2m/s,小明体重G_人=450N,

求:(1)工人师傅拉绳的功率P=?;(2)滑轮组的机械效率η=?;(3)物体对地面的最小压强p=?

解:(1)拉力移动速度:v_拉=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s,

工人师傅拉绳的功率:

P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=Fv=600N×0.4m/s=240W;

(2)机械效率:

η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {Gh}{F2h}$×100%=$\frac {G}{2F}$×100%=$\frac {1140N}{2×600N}$×100%=95%;

(3)不计摩擦及绳重,F=$\frac {1}{2}$(G+G_动),

所以动滑轮重:

G_动=2F-G=2×600N-1140N=60N,

小明拉绳子时的最大拉力等于其重力,F′=G_人=450N,F=$\frac {1}{2}$(F_拉+G_动),

所以绳子对物体的最大拉力:F_拉=2F′-G_动=2×450N-60N=840N,

物体对地面的最小压力:

F_压=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N,

物体对地面的最小压强:

p=$\frac {F_压}{S}$=$\frac {300N}{0.15m}$=2000Pa.

答:(1)工人师傅拉绳的功率为240W;

(2)滑轮组的机械效率为95%;

(3)物体对地面的最小压强为2000Pa.

点评:

此题主要考查的是学生对功率、机械效率、压强计算公式的理解和掌握,弄明白物体对地面的压力是解决此题的关键.

单选题

小李用如图的滑轮组匀速提升水中的重物.当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.已知重物A的重力为750N,体积为0.015m_,动滑轮重为120N,F$_1$:F$_2$=3:2.(不计绳重和摩擦,g取10N/kg)求:

(1)重物A浸没在水中时受到的浮力;

(2)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率;

(3)人的重力.

A
150N;83%;585N
B
151N;82%;585N
C
150N;81%;583N
D
150N;81%;580N

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)已知物体A重,利用重力公式求其质量,再利用密度公式求物体A的密度;

(2)根据F_浮=ρgV_排可求得重物A浸没在水中时受到的浮力;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {(G_A-F_浮)h}{(G_A-F_浮+G_动)h}$,

(4)当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;则F$_1$+$\frac {1}{2}$(G_A-F_浮+G_动)=G,当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.则F$_2$+$\frac {1}{2}$(G_A+G_动)=G,再根据F$_1$:F$_2$=3:2.即可求得结论.

解答:

解:(1)m_A=$\frac {G_A}{g}$=$\frac {750N}{10N/kg}$=75kg,

ρ_A=$\frac {m_A}{V_A}$=$\frac {75kg}{0.015m}$=5×10_kg/m_;

(2)重物A浸没在水中时受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.015m_=150N;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {(G_A-F_浮)h}{(G_A-F_浮+G_动)h}$×100%=$\frac {750N-150N}{750N-150N+120N}$×100%=$\frac {600N}{720N}$×100%≈83%,

(4)当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;则F$_1$+$\frac {1}{2}$(G_A-F_浮+G_动)=G…①,

当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.则F$_2$+$\frac {1}{2}$(G_A+G_动)=G…②,

再根据F$_1$:F$_2$=3:2.解得G=585N.

答:(1)重物A的密度为=5×10_kg/m_;

(2)重物A浸没在水中时受到的浮力为150N;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率为83%;

(4)人的重力为585N.

点评:

本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和运用,涉及到对物体的受力分析,知识点多、综合性强,属于难题!

单选题

如图,物体重100N,圆柱形容器底面积为400cm_,内盛有65cm深的水,当用图中滑轮组将物体浸没在水中后,容器中水面上升到70cm,物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力).ρ_水=1.0×10_kg/m_,g取10N/kg.求:

(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强.

(2)物体浸没在水中时受到的浮力.

(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率.

A
400Pa;20N;83.2%
B
500Pa;10N;83.3%
C
500Pa;20N;83.3%
D
500Pa;20N;80.3%

题目答案

C

答案解析

分析:

(1)求出水面上升的高度,根据液体压强计算公式P=ρgh就可以计算出水对容器底增加的压强;

(2)物体浸没在水中时V_排=V_物,首先求出物体的体积,再根据阿基米德原理计算出物体受到的浮力;

(3)当物体完全浸没在水中时,根据滑轮组机械效率的计算公式和滑轮组的省力公式求出动滑轮的重力,再求出物体被拉出水面后滑轮组的机械效率.

解答:

解:(1)物体浸没在水中后,增加的深度:

h=70cm-65cm=5cm=0.05m;

增加的压强:

p=ρ_水gh=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.05m=500Pa.

(2)物体体积:

V_物=sh=400cm_×5cm=2000cm_=2×10_m_

∵浸没时V_排=V_物=2×10_m_

∴F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×2×10_m_=20N.

(3)浸没时,由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力,

∴η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {(G_物-F_浮)h}{(G_物-F_浮+G_动)h}$×100%=$\frac {G_物-F_浮}{G_物-F_浮+G_动}$×100%

代入相关数据解得:G_动=20N

完全拉出水面后,与动滑轮相连的绳子段数是3,

∴拉力F′=$\frac {G_物+G_动}{3}$=$\frac {100N+20N}{3}$=40N,

此时滑轮组的机械效率:

η′=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {G_物h}{F′s}$×100%=$\frac {G_物}{F′×3}$×100%=$\frac {100N}{40N×3}$×100%=83.3%.

答:(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强是500Pa.

(2)物体浸没在水中时受到的浮力是20N.

(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率是83.3%.

点评:

本题为力学综合题,考查了压强公式的应用、浮力的计算、同一直线上力的合成、使用滑轮组拉力和机械效率的计算,本题关键是明确物体出水前后机械效率的计算方法,属于难题.

单选题

在农村常有家庭挖井取水.小明同学用如图(甲)所示的滑轮组提土,他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m,拉力做的功W随时间t的变化图象如图(乙)所示.求:

(1)有用功;

(2)滑轮组的机械效率;

(3)拉力的大小;

(4)拉力的功率.

A
500J;70%;160N;40W
B
600J;70%;80N;50W
C
600J;75%;80N;40W
D
600J;75%;160N;50W

题目答案

C

答案解析

分析:

(1)已知土的重力和上升的高度,根据W=Gh求出克服土的重力做的功,即为有用功;

(2)由乙图直接读出20s内拉力做的功即为总功,根据η=$\frac {W_有}{W_总}$求出滑轮组的机械效率;

(3)由图可知绳子的有效股数为2,根据s=nh求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出拉力的大小;

(4)根据P=$\frac {W}{t}$求出拉力的功率.

解答:

解:(1)有用功:

W_有=Gh=120N×5m=600J;

(2)由乙图可得:

W_总=800J,

滑轮组的机械效率:

η=$\frac {W_有}{W_总}$=$\frac {600J}{800J}$=75%;

(3)绳端移动的距离:

s=nh=2×5m=10m,

拉力的大小:

F=$\frac {W_总}{s}$=$\frac {800J}{10m}$=80N;

(4)拉力的功率:

P=$\frac {W_总}{t}$=$\frac {800J}{20s}$=40W.

答:(1)有用功为600J;

(2)滑轮组的机械效率为75%;

(3)拉力的大小为80N;

(4)拉力的功率为40W.

点评:

本题考查了功、功率、机械效率、拉力的计算,关键是明确有用功和总功以及从图象中读出总功.

单选题

某海港工人常用如图所示的滑轮组移动货物(已知图甲、图乙两滑轮组虚线框部分完全相同).现用图甲滑轮组拉着重4000N的集装箱,沿水平方向匀速运动40m,用时80s,钢绳自由端的拉力F做的功为16000J,此时该滑轮组的机械效率为75%(不计绳重及滑轮摩擦).求:

(1)绳自由端移动的速度;

(2)集装箱受到的摩擦力

A
1m/s;300N
B
2m/s;400N
C
1m/s;400N
D
2m/s;300N

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)根据s=2h求出拉力移动距离,根据v=$\frac {s}{t}$求出绳子自由端移动速度;

(2)根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$求出克服摩擦力做的有用功,根据W=fs求出摩擦力的大小.

解答:

解:(1)绳子移动距离s=2×40m=80m,

绳子自由端移动速度:v=$\frac {s}{t}$=$\frac {80m}{80s}$=1m/s;

(2)∵η=$\frac {W_有用}{W_总}$,

∴W_有用=η×W_总=16000J×75%=l2000J,

此题中拉动箱子时,克服摩擦力做的功为有用功,

∵W_有用=fs,

∴摩擦力:f=$\frac {W_有用}{h}$=$\frac {12000J}{40m}$=300N.

点评:

此题主要考查的是学生对速度、有用功、摩擦力的计算以及对滑轮组机械效率大小的分析的理解和掌握,难度不大.

单选题

在铁架台上固定一个由定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,在绳子末端用竖直方向0.8N的拉力使2N重的物体匀速上升,下面说法正确的是(  )

A
滑轮组的机械效率是83.3%
B
滑轮组的机械效率是66.7%
C
绳端移动速度与物体上升速度相同
D
绳端移动速度是物体上升速度的两倍

题目答案

A

答案解析

分析:

要解决此题,最关键的是判断出此滑轮组由几段绳子承担物重.一个定滑轮和一个动滑轮可以组成由两段或三段绳子承担物重的滑轮组,然后根据拉力和物重的关系确定承担物重的绳子段数.

解答:

解:由一个定滑轮、一个动滑轮构成的滑轮组中,可由2段或3段绳子承担物重;

由于nF>G,即0.8N×n>2N,得:n>2.5,所以应由三段绳子承重,s=3h;

因此绳端上升的速度为物体上升速度的3倍,因此C、D错误.

滑轮组的机械效率为:η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{Fs}$=$\frac {2N×h}{0.8N×3h}$=83.3%,所以A正确、B错误.

故选A.

点评:

此题只告诉了动滑轮和定滑轮的个数,以及拉力和物重.我们需要根据滑轮组的基本知识来判断绳子的段数,从而得出滑轮组的机械效率.

单选题

如图所示的四个小实验中.能说明分子之间有间隙的是(  )

A
B
C
D

题目答案

A

答案解析

分析:

解答本题应掌握:水和酒精混合后由于分子进入彼此的空隙中总体积会减小;

不同的物体相互接触后,彼此进入对方的现象叫扩散,扩散现象说明分子是运动的;

分子间存在着相互的作用力,当分子间的距离小于平衡距离时表现为斥力,当分子间的距离大于平衡距离时表现为引力.

解答:

A、水和酒精混合后,由于分子间有空隙,故两种分子进入了彼此的空隙,故总体积减小,因此说明了分子间存在空隙,故A正确;

B、墨水滴入热水后,由于分子的运动很快将整杯水都变成蓝色,说明分子在不停地运动,故B错误;

C、两铅块压紧后,由于分子的吸引而吸附在一起并且能吊起玩具熊,故C错误;

D、用力推活塞,由于分子间存在斥力,故很难被压缩,故D错误;

故选A.

点评:

分子动理论应熟记:物质是由大量分子组成的,分子在不停地做无规则运动,分子间存在着相互的作用力.