C. F1的力臂为OA D. 在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍
【答案】D
【解析】动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,所以s=2h;不考虑动滑轮重时F=1/2G。
【解答】A、由图可知拉力F1力臂l1小于拉力F2力臂l2,根据杠杆的平衡条件可知F1>F2,故A错误;
B、只有不计动滑轮重时,F2=1/2G,故B错误;
C、由于OA与拉力F1不垂直,所以OA不是拉力F1的力臂,故C错误;
D、该动滑轮拉力F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍,故D正确。
故答案为:
D。
7.用如图所示的动滑轮提起200牛的水桶,不计滑轮重及摩擦,人拉绳子的动力为( )
A. 600牛 B. 400牛 C. 200牛 D. 100牛
【答案】D
【解析】动滑轮的省力特点:
有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一。
不计动滑轮、绳子的重量及摩擦时,动滑轮能省一半的力;
【解答】由题意可知,水桶重200N,根据图示可知,该滑轮是动滑轮,不计滑轮重及摩擦,所以人拉绳子的动力F=G=0.5×200N=100N;故答案为:
D。
8.如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( )
【答案】C
【解析】使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用:
可以省力,但不能改变力的方向;定滑轮的中心轴固定不动。
定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力;动滑轮的省力特点:
有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一;不计动滑轮、绳子的重量及摩擦时,动滑轮能省一半的力;
【解答】A、根据图示可知,该滑轮为动滑轮,拉力F1=0.5G;故A错误;
B、根据图示可知,该滑轮为定滑轮,拉力F2=G;故B错误;
C、根据图示可知,拉力F3=1/3G;故C正确;
D、根据图示可知,F4=0.5G;故D错误;故答案为:
C。
9.如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用沿着不同方向的拉力F1、F2和F3拉起钩码。
则( )
A. F1较大 B. F2较大 C. F3较大 D. 三个力一样大
【答案】D
【解析】定滑轮的作用是可以改变力的方向但不能省力,定滑轮相当于一个等臂杠杆,动力臂和阻力臂都等于滑轮圆的半径。
【解答】根据定滑轮的特点可知,定滑轮是一个等臂杠杆,分别用沿着不同方向的拉力F1、F2和F3拉起钩码时,所用的力大小相同,D选项正确。
故选D
11.质量为0.5千克的塑料桶装满水后总质量为10千克,小明将其从地面匀速搬到高度为1米的桌面上,在竖直向上搬水的过程中所做的总功是________焦,有用功是________焦,机械效率是________。
(g取10牛/千克)
【答案】100;95;95%
【解析】根据W=Fs即可求出竖直方向上所做的功。
有用功是指对人们需要的,有价值的功。
额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功,额外功加有用功就是总功。
有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】竖直方向的力为塑料桶和桶内水的总重力G=mg=10kg
10N/kg=100N,竖直方向所做的功W总=Fs=100N
1m=100J;
有用功为人对桶内水所做的功W有用=G水
1m=(10kg-0.5kg)
10N/kg
1m=95J;
机械效率=W有/W总=95/100=95%;
故答案为:
100;95;95%
11.如图所示的两个滑轮中,属于动滑轮的是________,若滑轮的自重和摩擦不计,当分别用F1、F2匀速提起同一物体时,则F1、F2的大小关系是F1________F2。
【答案】乙;>
【解析】使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用:
可以省力,但不能改变力的方向;定滑轮的中心轴固定不动。
定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。
【解答】甲图滑轮的中心轴固定不动,属于定滑轮,乙图滑轮的轴随物体一起移动,属于动滑轮;定滑轮的特点为:
不省力,但可以改变力的方向,动滑轮的特点为:
可以省力,但不能改变力的方向,所以当滑轮的自重和摩擦不计时,F1>F2;故答案为:
乙>;。
二、中档题
12.如图所示,三个滑轮拉同一物体在水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么有( )
【答案】D
【解析】三个滑轮拉动同一物体在水平面上做匀速直线运动,那么绳子上受到的拉力都等于物体与地面之间的摩擦力f,分析三个拉力和f的关系即可。
【解答】三个滑轮拉动同一物体在水平面上做匀速直线运动,
那么绳子上受到的拉力都等于物体与地面之间的摩擦力f;
a图中,滑轮是定滑轮,不省力,即F1=f;
b图中,滑轮是动滑轮,可以省一半的力,即F2=0.5f;
c图中,拉力作用在动滑轮的轴上,是费力省距离的,那么F3=2f因此:
F2故选D
13.如图是胖子和瘦子用滑轮组锻炼身体的简易装置(忽略轮重及滑轮和绳之间的摩擦)。
⑴瘦子固定不动,胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。
⑵胖子固定不动,瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是( )
A、滑轮A、B、C都是定滑轮 B.F1=G C.滑轮A、C的作用相同 D.F1【答案】C
【解析】
(1)不随物体上下移动的滑轮是定滑轮,跟随物体上下移动的滑轮是动滑轮;
(2)以滑轮B为对象受力分析,可得到F1与G的关系;以滑轮C为对象受力分析,可得到F2与G的关系,进而得到两个拉力的大小关系。
【解答】当瘦子不动时,滑轮B根据物体上下移动,它是动滑轮;当胖子不动时,滑轮B不随物体上下移动,它是定滑轮;而A和C始终都是定滑轮,故A错误,C正确;
因为滑轮C是定滑轮,所以瘦子的拉力F2=G;滑轮B受到胖子向上的拉力F1,向下的物体重力和拉力,而重力和拉力相等,所以F1=2G,因此F1>F2,故B、D错误。
故选C
14.如图所示,用甲、乙两种装置分别将重1牛的物体匀速提升相同的高度,滑轮重0.2牛,不计摩擦和绳重,所用的拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则( )
A. F甲>F乙 B. F甲=F乙 C. η甲>η乙 D. η甲<η乙
【答案】D
【解析】定滑轮的中心轴固定不动。
定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。
使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用:
可以省力,但不能改变力的方向;动滑轮的省力特点:
动滑轮上有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一,绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、甲装置为动滑轮,乙装置为定滑轮,根据动滑轮和定滑轮的特点可知,F甲<F乙;故A错误;
B、甲装置为动滑轮,乙装置为定滑轮,根据动滑轮和定滑轮的特点可知,F甲<F乙;故B错误;
C、在不计摩擦和绳重的条件下,甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功,所以η甲<η乙;故C错误;
D、在不计摩擦和绳重的条件下,甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功,所以η甲<η乙;故D正确;
故答案为:
D
15.残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。
为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化。
一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示。
设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。
重力加速度取g=10m/s2。
当运动员与吊椅一起匀速上升时,试求:
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)吊椅对运动员的支持力。
【答案】
(1)解:
设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F。
对运动员和吊椅整体进行受力分析,则有:
2F=(m人+m椅)g解得F=400N。
(2)解:
设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析,则有:
F+FN=m人g解得FN=250N。
【解析】
(1)将运动员和吊椅看作一个整体,受到向下的总重力,向上的拉力2个且大小相等,根据2F=(m人+m椅)g计算即可;
(2)对运动员进行受力分析,受到向上的支持力和拉力,向下的重力,根据F+FN=m人g计算支持力即可。
三、拓展题
16.小乐设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾角之间的关系,如图所示。
她先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾角的大小多次实验,得到下表所示数据:
(1)表格中A处的数据应是________
(2)实验过程中应沿着斜面________拉动小车。
(3)分析表中数据,可以得出的结论是________
【答案】
(1)81%
(2)匀速(3)斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。
【解析】
(1)根据机械效率公式求出A处的数据;
(2)该实验中应沿着斜面匀速拉动小车;(3)分析表中实验数据,找出不变的量和变化的量,分析实验数得出结论。
【解答】
(1)由表中实验数据可知,表格中A处的数据应是:
η=W有/W总×100%=3.5/4.3×100%≈81%;
(2)实验过程中应沿着斜面匀速拉动小车;
(3)分析表中数据可知:
斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。
故答案为:
(1)81%;
(2)匀速;(3)斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。