滑轮的练习题及答案10.docx

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滑轮的练习题及答案10

11．如图所示，用滑轮组与辘轳（一种轮轴）组成的机械提升井底的物体．不计轮重和各种摩擦，物体重为100N，辘轳的轮半径为1m，轴半径为0.2m，则匀速提升物体时，加在轮柄末端的力是　10　N．

考点：

滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

简单机械．

分析：

以滑轮组为研究对象，由2段绳子承担物重，所以F=

G；

以轮轴为研究对象，设轮半径为R，轴半径为r，则Fr=F′R，将已知条件代入便可求出．

解答：

解：

由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，所以F=

G=

×100N=50N；

根据轮轴的省力特点得，F′•R=F•r，则F′=

=

=10N．

故答案为：

10．

点评：

此题将滑轮组与轮轴结合，考查了滑轮组和轮轴的省力特点，关键是分析出滑轮组承担物重的绳子段数，求出绳端拉力，并根据轮轴的省力特点进行求解．

12．站在平台上的人想使平台保持平衡，设平台重120N．滑轮和绳重不计，摩擦不计，人重480N，则人拉绳的力应为　150　N．

考点：

滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

简单机械．

分析：

滑轮和绳重不计，摩擦不计，利用整体法，把平台、人看成一个整体．对滑轮组进行受力分析，求出拉力大小．

解答：

解：

对滑轮组进行受力分析如下图：

把平台、人看成一个整体，则向上拉动这一整体的力为F+F+2F=4F，即4F=G台+G板，

所以人的拉力为F=

（G台+G板）=

×（120N+480N）=150N．

故答案为：

150．

点评：

此题主要考查的是学生对滑轮组的省力情况计算的理解和掌握，正确利用整体法是解决此题的关键．

二．解答题（共18小题）

13．（2012•梅州）如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图．该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成．物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与滑轮杠杆相连．杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO：

ON=1：

2．已知物块A的密度为1.5×103kg/m3，底面积为0.04m2，高1m，物块B的重力为100N．滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg．求：

（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；

（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；

（3）若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度．

考点：

杠杆的动态平衡分析；滑轮组绳子拉力的计算；液体的压强的计算；浮力大小的计算．

专题：

计算题；压轴题．

分析：

（1）当物块A的顶部刚没入水面时，求出底部所处的深度，利用液体压强公式p=ρgh求底部受到水的压强；

（2）求出物块A的体积（物块A的顶部刚没入水面时排开水的体积），利用阿基米德原理求物块A所受的拉力；

（3）①当电子秤的示数为55N时，求出杠杆N端受到的拉力，知道力臂关系，可求杠杆M端受到的拉力；

②由于滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，对每一个动滑轮受力分析，利用力的平衡求滑轮组对A的拉力；

③A受到的拉力加上浮力等于物体A的重力，据此求A受到的浮力，再根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g求排开水的体积，利用V排=Sh浸求物块A浸入水中的深度．

解答：

解：

（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部所处的深度：

h=1m，

底部受到水的压强：

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa．

（2）物块A的体积：

VA=0.04m2×1m=0.04m3，

物体A重：

GA=ρAVAg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600N，

∵物块A没入水中，

∴排开水的体积：

V排=VA=0.04m3，

物块A所受的浮力：

F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=400N；

物块A所受的拉力：

F拉=GA﹣F浮=600N﹣400N=200N；

（3）①电子秤的示数F示=GB﹣FN，则杠杆N端受到的拉力：

FN=GB﹣F示=100N﹣55N=45N，

∵杠杆平衡，MO：

ON=1：

2

∴FMLOM=FNLON，

∴杠杆M端受到的拉力：

FM=90N；

②滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，

滑轮D受到向下的拉力：

FD=2FM=2×90N=180N，

滑轮C受到向下的拉力：

FC=2FD=2×180N=360N，

∴滑轮组对A的拉力：

F拉A=FC=360N；

③∵F拉A+F浮=GA，

∴F浮=GA﹣F拉A=ρAVAg﹣F拉A=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg﹣360N=600N﹣360N=240N，

∵F浮=ρ水V排g，

∴V排=

=

=0.024m3，

∵V排=Sh浸，

∴物块A浸入水中的深度：

h浸=

=

=0.6m．

答：

（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强为1×104Pa；

（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力为200N；

（3）物块A浸入水中的深度为0.6m．

点评：

本题为力学综合题，考查了浮力的计算、液体压强的计算、杠杆平衡条件的应用，难点在第三问，注意滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，要对每一个动滑轮受力分析，进行计算，易错点！

14．（2010•黔西南州）阅读方框中的新闻报道，其中出现了一处科学性错误，请指出错误的字句：

　失去惯性　．

如图所示，用一根结实的绳子在两根光滑木棒上绕几圈，一小朋友用力一拉，两位大力士竟撞在一起了．这幅漫画说明　使用滑轮组能省力　．

考点：

惯性；滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

简答题；压轴题；信息给予题．

分析：

（1）惯性是物体本身固有的属性，一切物体、任何时刻都具有惯性；

（2）两个光滑的木棒相当于两个滑轮，经过绕线之后相当于滑轮组．

解答：

解：

惯性是与物体共存的，是物体就具有惯性，任何时刻都不会失去，所以报道中“失去惯性”是错误的；光滑木棒上绕线后相当于滑轮组，使用滑轮组可以省力．

故答案为：

失去惯性；使用滑轮组能省力．

点评：

关于惯性的正确说法是“具有惯性”，常见的几种错误说法：

“受到惯性”、“惯力”、“惯性作用”．

15．（2009•南昌）如图所示，是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神．已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约3min20s．

（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？

（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力．小明同学如果站在地面上，用如图所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适，理由是什么？

如果该滑轮组机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？

（g取10N/kg）

考点：

功率的计算；物理量的单位及单位换算；滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

计算题；应用题；简答题；压轴题．

分析：

（1）已知人和轮椅的质量，以及他爬的高度，根据公式W=Gh可求他做的功，还知道所用的时间，根据公式P=

可求他的平均功率．

（2）因为小明同学站在地面上，所以拉力方向必须向下，并且最省力，也就是说动滑轮上绳子的段数最多，根据这两点可判断所选的滑轮组．根据公式η=

=

可求拉力的大小．

解答：

解：

（1）他和轮椅总重力G=mg=80kg×10N/kg=800N，

他的平均功率P=

=

=

=156W．

答：

他的平均功率为156W．

（2）D滑轮组最合适．因为拉力方向向下且更省力．

∵η=

=

=

=

，

∴拉力F=

=

=250N．

答：

小明同学的拉力至少要250N．

点评：

本题考查功率和拉力的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是选择滑轮组，这也是本题的重点，解题过程中还要注意单位的换算．

16．（2008•连云港）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图．已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%．若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg．求在此过程中：

（1）人做的有用功为多大？

（2）人的拉力为多大？

（3）人拉力的功率为多大？

考点：

功的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功率的计算．

专题：

计算题；压轴题．

分析：

由图知，滑轮组n=2，

（1）知道人的移动速度和移动的时间，利用速度公式求人移动的距离（拉力移动的距离）s，根据s=2s′求货物移动的距离s′；知道货物的质量，利用重力公式求货物重，求出货物受到的摩擦力；再利用W=fs′求人做的有用功；

（2）求出了有用功，知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求人做的总功，再根据W=Fs求拉力大小；

（3）知道做功时间，利用功率公式求人拉力的功率．

解答：

解：

（1）人移动的距离：

s=vt=0.5m/s×100s=50m，

∵使用该滑轮组，n=2，

∴货物移动的距离：

s′=

s=

×50m=25m，

货物重：

G=mg=600kg×10N/kg=6000N，

∵货物受到的摩擦力为其重力的0.1倍，

∴货物受到的摩擦力：

f=0.1G=0.1×6000N=600N，

人做的有用功：

W有用=fs′=600N×25m=1.5×104J；

（2）∵η=

∴W总=

=

=2×104J，

又∵W总=Fs，

∴拉力大小：

F=

=

=400N；

（3）拉力做功功率：

P=

=

=200W．

点评：

本题考查了重力的计算、功的计算、功率的计算、机械效率的计算，本题关键：

一是使用滑轮组n的确定（从动滑轮上直接引出的绳子股数），二是本题有用功不是提升重物做功，而是克服摩擦做功．

17．如图所示，是一个上肢力量健身器示意图．配重A的质量为40kg，其底面积为100cm2．重为500N的小勇通过细绳施加竖直向上的拉力F1时，配重A对地面的压强为2×104Pa，人对地面的压强为P1；他通过细绳施加竖直向上的拉力F2时，配重A对地面的压强为3×104Pa，人对地面的压强为P2．滑轮组装置的摩擦力忽略不计，已知P1：

P2=5：

4，g取10N/kg．求：

（1）拉力F1的大小．

（2）若人与地面的接触面积为400cm2，则人对地面的压强P2的大小．

考点：

滑轮组绳子拉力的计算；压强的大小及其计算．

专题：

简单机械．

分析：

（1）对整个装置进行分析，得出各个力之间的关系，其中人的拉力F人=2FA+G动；

（2）根据G=mg计算A的重力，A受到地面的支持力F支=G﹣FA，则拉力FA=G﹣F支，且p=

，根据两种情况列出关系式，代入数据，便可求出所求量．

解答：

解：

由p=

知，

F支1=p1S=2×104Pa×10﹣2m2=200N；

F支2=p2S=3×104Pa×10﹣2m2=300N，

（GA﹣F支1）×2+G动=F1，

（GA﹣F支2）×2+G动=F2，

G人+F1=P1S人，

G人+F2=P2S人，

代入P1：

P2=5：

4，G人=500N，GA=400N得：

G动=100N，

F1=500N，

P2=2×104Pa．

答：

（1）拉力F1的大小为500N．

（2）人对地面的压强P2的大小为2×104Pa．

点评：

本题考查了学生对滑轮组的省力特点、同一直线上力的合成的了解与掌握，同时考查了有关压强的概念，关键是能够正确地确定分析对象并进行正确的受力分析．

18．如图甲所示，我国第一艘航母“辽宁舰”正在进行“歼﹣15”飞机起降飞行训练，置于飞行甲板下的拦阻索装置完全由我国自主研发制造．如图乙是拦阻索装置简化后的示意图，它是由压缩气缸、滑轮组和拦阻索组成，气缸的缸体和活塞分别通过硬杆与定滑轮组合和动滑轮组合相连．战舰着舰时，拦阻索与战机的尾钩咬合，使高速运行的战机瞬间停下来．

（1）请在图乙中作出飞机的尾钩受到的拉力的示意图．

（2）如果气缸内活塞A的横截面积为20dm2，活塞受到的最大气压为1.6×107Pa，那么活塞对动滑轮组合产生的最大推力约为多少牛？

拦阻索上的最大拉力约为多少牛？

（不计拦阻索装置各部件之间的摩擦及大气压）

考点：

压强的大小及其计算；滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

压强、液体的压强；简单机械．

分析：

（1）首先对飞机进行受力分析，由图乙可知，拉力的作用点在飞机的尾钩上，方向分别为左上和左下．

（2）根据气缸内活塞A的横截面积和活塞受到的最大气压，利用p=

可求出活塞对动滑轮组合产生的最大推力；由图可知，拦阻索上的最大拉力为动滑轮组合产生的最大推力的

．

解答：

解：

（1）拉力的作用点在飞机的尾钩上，沿拦阻索画出飞机的尾钩受到的拉力，如下图所示：

（2）∵p=

，

∴F推=pS=1.6×107Pa×20×10﹣2m2=3.2×106N，

拦阻索上的最大拉力F=

F推=

×3.2×106N=8.0×105N．

答：

（1）如图所示；

（2）活塞对动滑轮组合产生的最大推力约为3.2×106N，拦阻索上的最大拉力约为8.0×105N．

点评：

本题考查的知识点多，考查了学生对力的示意图、压强公式的掌握和运用，难度较大，要灵活运用这些公式进行计算．

19．（2014•顺义区二模）小明利用滑轮组及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示．请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系：

F=　0.5G﹣0.2N　．

G/N

2

3

4

5

6

7

8

F/N

0.8

1.3

1.8

2.3

2.8

3.3

3.8

考点：

滑轮组绳子拉力的计算．

专题：

简单机械．

分析：

分析表中重力和拉力大小的关系，归纳出相关的数学关系式．

解答：

解：

由表中数据可见：

①当G为2N，F为0.8N时，符合的数学关系式：

0.5×2N﹣0.2N=0.8N；

②当G为3N，F为1.3N．符合的数学关系式：

0.5×3N﹣0.2N=1.3N；

③当G为4N，F为1.8N，符合的数学关系式：

0.5×4N﹣0.2N=1.8N；

余下的组数据也具有这样的特点，因此拉力F与重力G的关系式是：

F=0.5G﹣0.2N．

故答案为：

0.5G﹣0.2N．

点评：

本题考查了学生的归纳分析能力，是实验类考查的热点，只要细心，一般能得出正确结论．

20．（2014•黄冈模拟）如图甲所示，一名工人进入到一根竖直打入海底的圆柱形钢护筒的底部作业时，因海水涨潮，钢护筒上部突然变形，最窄的地方只有3～5cm，工人被困钢护筒底部．为了将工人救出，救援人员将与钢护筒下端连在一起的水泥桩切断，已知钢护筒连同切割下来的水泥桩等的总重为2.0×106N、浸人水中的体积为40m3，现用起重机吊起它们，起重臂滑轮组上的钢缆绕法如图乙所示，钢缆承受的拉力F随时间t变化的图象如图丙所示．海水的密度取1.0×103kg/m3，不考虑风浪、水流等的影响，吊钩、钢缆重及摩擦都忽略不计．求：

（1）图甲中钢护筒变形处受到海水的压强是多少？

（2）钢护筒连同切割下来的水泥桩等的总重力为多少？

（3）钢护筒连同切割下来的水泥桩等浸入水中的体积为多少？

考点：

液体的压强的计算；滑轮组绳子拉力的计算；阿基米德原理．

专题：

压强、液体的压强；浮力；功、功率、机械效率．

分析：

（1）根据公式p=ρgh求出海水的压强；

（2）根据图象可知，钢护筒和水泥桩等全部出水后绳子的拉力，由于滑轮组由4段钢缆承重，然后可求得其总重力；

（3）刚开始起吊时，Fmin=4.0×105N，根据浮力变形公式可求得排开水的体积，即为浸入水的体积．

解答：

解：

（1）钢护筒变形处受到海水的压强是：

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=2.0×104Pa；　　

（2）钢护筒和水泥桩等全部出水后，Fmax=5.0×105N

由于滑轮组由4段钢缆承重，所以

G=4Fmax=4×5.0×105N=2.0×106N；

（3）刚开始起吊时，Fmin=4.0×105N，

由于Fmin=

=

，

所以V排=

=

=40m3．

答：

（1）图甲中钢护筒变形处受到海水的压强是2.0×104Pa；

（2）钢护筒连同切割下来的水泥桩等的总重力2.0×106N；

（3）钢护筒连同切割下来的水泥桩等浸入水中的体积为40m3．

点评：

本题主要考查的是学生对液体压强、浮力公式的理解和掌握，关键是从图象中获取正确的信息，此题有一定的拔高难度，属于难题．