第26講 簡單機(jī)械-滑輪與滑輪組（原卷版）

第26講簡單機(jī)械--滑輪與機(jī)械效率滑輪與滑輪組的受力分析斜面的計(jì)算機(jī)械效率的計(jì)算一.滑輪1.滑輪的定義：滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動的輪子。2.滑輪的實(shí)質(zhì)：類似于一個變形的杠桿，受力可根據(jù)杠桿平衡原理分析。2.滑輪的分類：（1）定滑輪：軸固定不動①特點(diǎn)：類似于一個等臂杠桿，不省力，不費(fèi)距離，可改變力的方向②應(yīng)用：旗桿頂部滑輪，用來改變力的方向的裝置動滑輪：軸隨著物理一起運(yùn)動①特點(diǎn)：類似于一個省力杠桿，動力臂為阻力臂的二倍，省一半的力，費(fèi)二倍距離②應(yīng)用：各種省力裝置的滑輪【注意】對于滑輪的受力分析最好使用受力平衡，一直動滑輪定滑輪有時會影響判斷并非不動的一定是定滑輪，如人在船上通過滑輪拉船二.滑輪組1.滑輪組的定義：由若干個定滑輪和若干個動滑輪組合成滑輪組；同時具備定滑輪和動滑輪的特點(diǎn)。2.依據(jù)受力平衡可得：使用滑輪組時，重物和動滑輪的總重由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之一；即F=1/n(G物+G動)。3.特點(diǎn)：既能改變力的大小，又能改變力的方向4.如有n股繩與下端滑輪連接則（nF=G物+G動）繩端移動速度為滑輪移動速度的n倍5.橫向的滑輪依據(jù)受力平衡進(jìn)行分析，運(yùn)動的速度大小可依據(jù)滑輪組分析三.機(jī)械效率1.相關(guān)物理量的意義：(1)有用功:人們提升重物過程中必須做的功，用w有用表示。(2)額外功:利用機(jī)械時，人們不得不額外做的功，用W額外表示。(3)總功:人的拉力(動力)對動滑輪(機(jī)械)所做的功，用W總表示，W總=W有用+W額外2.機(jī)械效率：（1）定義：有用功跟總功的比值，公式η＝eq\f(W有,W總)×100%（2）增大效率的方法：①有用功不變，減小無用功②無用功不變，增大有用功③減小無用功，增大有用功3.滑輪組的機(jī)械效率：η＝Gh/FS=G物/（G物+G動）四.斜面1.斜面定義：與水平面成傾斜的光滑平面，稱為斜面2.斜面本質(zhì)：增大了做功的距離，從而起到了省力的作用3.假設(shè)光滑無摩擦的斜面：（W總=FS=Gh）（1）斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之幾。（2）要使物體升高相同的高度，斜面越長越省力。4.有摩擦力的斜面（機(jī)械能守恒）：（W總=FS=Gh+fL）5.常見的斜面：盤山公路，螺絲的螺紋，傾斜的軌道五.輪軸1.輪軸定義：由（外圍的）輪和（中間的）軸組成的能繞軸心轉(zhuǎn)動的簡單機(jī)械。2.輪軸本質(zhì)：可理解為一種變形杠桿，受力在兩側(cè)邊緣，距軸心遠(yuǎn)更省力考點(diǎn)一：滑輪與滑輪組【例1】如圖所示，分別使用甲、乙、丙三種方式把同一物體M勻速提升至相同高度（繩長不變），測得各拉力大小如圖所示，則（）

A．利用機(jī)械丙提升M時省力 B．丙的機(jī)械效率小于乙的C．F乙和F丙兩個力所做的功相同 D．F甲做的功的功率一定小于F乙的【例2】如圖所示，該裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)滑輪重、繩重及一切摩擦，物體的重力分別為G1和G2，則G1∶G2等于（）A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．無法判斷考點(diǎn)二：斜面的受力分析【例1】如圖所示是我國政府為緩解山區(qū)人民出行難的問題而修建的盤山公路，修建盤山公路的目的是（）A．減小汽車的重力B．減小汽車牽引力所做的功C．減小汽車上坡時所需的牽引力D．減小汽車上坡時行駛的路程【例2】如圖所示，某商場要把同一種貨物搬運(yùn)到同一輛汽車上，可采用甲、乙兩種不同的方式，下列說法中正確的（）

A．甲圖所用方法克服貨物重力做功多B．甲圖所用方法比乙圖所用方法機(jī)械效率高C．甲圖中，所搭斜面越長機(jī)械效率越高D．甲圖中，所搭斜面越長越省力考點(diǎn)三：機(jī)械效率的計(jì)算【例1】物理是一門“源于生活，用于生活”的學(xué)科，學(xué)好物理知識，可以幫我們巧妙的解決生活中的難題，在一次搬重物時，小明爸爸要把180kg的重物搬到2m高的車上。為了省力采用5m的長木板搭了一個斜面（如圖所示）。用900N的力用了5min將重物勻速推到車上。關(guān)于此簡易斜面裝置，下列說法中正確的是（g取10N/kg）（）

A．小明爸爸對重物做了360J的功B．小明爸爸做功的功率為15WC．此次簡易斜面裝置的機(jī)械效率為50%D．斜面是一種費(fèi)力杠桿【例2】如圖甲所示，用拉力F豎直向上勻速提升重720N的貨物，貨物移動的距離與時間的關(guān)系如圖乙所示。動滑輪重80N，不計(jì)繩重和摩擦，則（）

A．繩子自由端移動的速度為0.5m/s B．拉力F為800NC．拉力F的功率為360W D．動滑輪的機(jī)械效率為90%1．用如圖所示的滑輪組勻速拉動重為100N的物體A水平向左移動2m，A受到地面對它的摩擦力為30N（不計(jì)滑輪和繩重及滑輪與繩之間的摩擦），下列說法中正確的是（）A．拉力F為50NB．繩子自由端移動的距離為6mC．A受到的摩擦力方向水平向左D．拉力F為15N2．如圖所示，用拉力F使物體豎直勻速上升，下列說法正確的是（）A．拉力對物體做的功是額外功B．拉力F做的功是有用功C．拉力F移動的距離是物體移動距離的3倍D．增加物體重力可以增加滑輪組的機(jī)械效率3．如圖所示，志愿者為了把兩件相同的物資搬運(yùn)到貨車上，用相同材質(zhì)的木板搭建了AB、CD兩個斜面，用沿斜面向上的力將其中一件物資從斜面AB的底端勻速推到頂端，另一件物資用同樣的方法沿斜面CD搬運(yùn)。下列說法錯誤的是（）

A．沿斜面CD推動更省力B．沿斜面AB推動，志愿者克服物資重力做的功更多C．志愿者克服物資重力做功的功率可能相同D．沿斜面推動物資的過程中，物資的機(jī)械能增大4．如下圖所示的四種機(jī)械裝置中，不能省力的裝置是（）A．自行車的腳踏板B．旗桿頂?shù)亩ɑ咰．水管上的水龍頭D．大門上的門把手5．如圖所示，一個重G=20N的物體在拉力F的作用下被勻速提升了20cm。若滑輪重為10N、不計(jì)繩重和摩擦，則拉力F及其向上移動的距離s分別為（）

A．F=10N，s=20cmB．F=10N，s=40cmC．F=15N，s=20cm D．F=15N，s=40cm6．如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升質(zhì)量為的物體，每個滑輪的質(zhì)量為，在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度均為1m，不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．滑輪組中A滑輪可以省功 B．動滑輪的重力為5NC．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物時，滑輪組做的額外功為10J7．實(shí)驗(yàn)室里有一些相同的長方體木塊，同學(xué)們用相同的滑輪按照甲、乙、丙三種方式拉著木塊在相同的水平面上做勻速直線運(yùn)動，如圖所示，不計(jì)滑輪和繩的重力以及繩與滑輪間的摩擦，所用拉力分別為F1、F2和F3，則（）

A．F1>F2=F3 B．F2<F1<F3 C．F2>F1=F3 D．F1<F3<F28．如圖所示，用甲、乙兩個滑輪組在相同時間內(nèi)分別將A、B物體勻速提升相同高度，已知物體受到的重力GA<GB，滑輪組的機(jī)械效率η甲>η乙（不計(jì)繩重和摩擦）。下列判斷正確的是（）

A．兩滑輪組繩子自由端移動的距離相等B．甲滑輪組做的有用功比乙做的多C．甲滑輪組的動滑輪比乙的輕D．甲滑輪組的總功率比乙的大9．如圖所示，小王同學(xué)利用定滑輪提升重為200牛的物體，若不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)小王拉著繩子一端，從A點(diǎn)走到B點(diǎn)，他做功至少為（）

A．400焦 B．600焦 C．800焦 D．1000焦10．如下圖所示，小明分別使用甲、乙、丙、丁四種不同的機(jī)械把同一物體勻速提升到同一高度，（繩長不變），下列說法中正確的是（）

A．使用機(jī)械丁最省力 B．機(jī)械乙的機(jī)械效率最高C．的大小為物重的一半 D．使用這四種機(jī)械的有用功相同11．如圖所示為國旗旗桿頂部的定滑輪，一名優(yōu)秀的升旗手總能在國歌演一遍約50s的時間內(nèi)將重3N的國旗升到旗桿頂端。已知學(xué)校操場旗桿高度約為11.8m，升旗手身高約1.8m。下列說法正確的是（）A．旗手下拉的繩端移動距離為國旗上升距離的2倍B．升旗手對國旗的拉力為2.5NC．國旗上升的平均速度約為0.2m/sD．國旗對繩的拉力和繩對國旗的拉力是一對平衡力12．由于熱脹冷縮，戶外的導(dǎo)線在夏天會變得松弛，冬天又拉的很緊。某些地方用圖所示的滑輪組來控制導(dǎo)線的松緊程度。一次導(dǎo)線對滑輪N的拉力為F，配重水泥塊A（重為G）被勻速拉升的高度為h，拉力F和配重水泥塊A的運(yùn)動速度分別為vF和vA，（不考慮滑輪自重、繩重和繩與滑輪間的摩擦）。下列說法中不正確的是（）A．M是定滑輪B．拉力F＝2GC．vA＝2vF D．F做的功為Fh13．如圖所示，水平桌面上物重分別為20N、10N的甲、乙兩物體，由跨過定滑輪的輕繩相連，沿著水平方向的拉力F的大小為5N時，物體甲恰能在光滑的水平面上向左做勻速直線運(yùn)動，忽略滑輪自重及滑輪與繩間摩擦，下列分析正確的是（）A．物體甲受到的摩擦力為5NB．物體乙受到的摩擦力為5NC．物體乙受到輕繩的拉力為2.5ND．甲乙兩物體的物重不同，受到的摩擦力也不同14．如圖所示兩個輪軸使用時，兩圖中拉力F大小相等，輪軸的輪半徑是軸半徑的二倍，則所掛重物G1、G2的重力比是（）A．1：1 B．2：l C．4：1 D．1：415．如圖所示，當(dāng)物體A、B的重分別為20N、10N時，物體A恰好在水平面上向右做勻速直線運(yùn)動，滑輪和繩子的重忽略不計(jì)。則繩子對物體A的拉力是（）A．5NB．10NC．20N D．30N16．小明用如圖所示滑輪組將一個放在水平地面上的物體勻速拉動，物體用時2s移動了4m，物體重為2000N，運(yùn)動過程中物體受到的摩擦力為450N，繩子自由端受到的拉力F為200N。下列說法正確的是（）

A．繩子移動了12mB．該裝置的有用功是8000JC．拉力的功率是400WD．該裝置的機(jī)械效率70%17．如圖所示是使用不同機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），其中所需動力F最大的是（）A．B． C．D．18．如圖所示，斜面長L為1m，高h(yuǎn)為0.5m，現(xiàn)將重為12N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若拉力F為8N，拉力的功率為2W。不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是（）①物體一共受到三個力的作用，且合力為零②拉力做的有用功為6J③物體受到的摩擦力大小為2N

④物體運(yùn)動的速度為0.25m/sA．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④19．如圖是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以方便晾起洗好的衣服．若圖中動滑輪、桿、晾衣架總重力是G，某次晾曬濕衣物的重力達(dá)到5G，當(dāng)順時針搖動手柄，晾衣架勻速上升．若不計(jì)一切摩擦，則對此過程說法不正確的是（）A．繩子上的拉力大小為1.5GB．繩子拉力克服了6G的總重力做功C．這套機(jī)械的機(jī)械效率可以達(dá)到90%D．施于手柄上的力小于繩子拉力20．如圖所示，把重為G的物體甲從A點(diǎn)豎置向上勻速拉至B點(diǎn)，此過程繩的拉力對甲做的功為WAB，用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙沿斜面從C點(diǎn)勻速拉至與B等高的D點(diǎn)。在此過程中繩的拉力對乙做的功為WCD。下列答案正確的是A．斜面的機(jī)械效率為GH/WCD+WABB．斜面的總功為WABC．斜面的有用功為WCDD．斜面的額外功為WCD-WAB21．如圖所示，分別用拉力F1、F2將重為20N的物體勻速提升相同高度，每個滑輪重均為5N，不計(jì)繩重及繩與滑輪間的摩擦。下列說法正確的是（）

A．拉力F1和F2的大小之比為2∶1B．拉力F1和F2做功的大小之比為4∶5C．物重增大10N，F(xiàn)1和F2都增大10ND．增大物重，兩個滑輪組的機(jī)械效率保持不變22．如圖是一種利用滾軸和繩子組裝的特殊機(jī)械，借助這種機(jī)械可以將較重的物體搬運(yùn)到高處，某人借助該機(jī)械吊起一輛摩托車。不計(jì)繩和機(jī)械自重，下列說法錯誤的是（）

A．圖中A部分可等效為定滑輪 B．該機(jī)械既可省力，也能改變力的方向C．圖中B部分可等效為動滑輪 D．若繩子被拉下6m時，摩托車上升1m23．為將器材拉到某高處，他協(xié)助搬運(yùn)工設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，通過固定的半徑比為3∶1的輪軸和斜面，將質(zhì)量為1t的器材運(yùn)到水平距離16m外，高為12m的位置。實(shí)際用力F拉動器材勻速上升時，發(fā)現(xiàn)該裝置的效率是80%。機(jī)械優(yōu)勢是牛頓曾提出的一個概念，即物體的重力與使用機(jī)械后的實(shí)際用力的比值。以下判斷正確的是（不計(jì)器材本身尺寸大小對距離的影響）（）A．將器材拉