人教版初中物理专题20 滑轮组问题（解析版）.doc

专题20 滑轮组问题
1. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用=Gh
（2）总功W总=Fs
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4） s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％= (G / nF ) ×100％
2. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
（1）有用功W有用= fs2
（2）总功W总= F s1
（3）额外功W额外=W总—W有用
（4）s1= ns2
其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。
（5）滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％= (fs2/ F s1) ×100％
【例题1】某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示，若水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为η，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F为（ 　）
A．F= B．F=
C．F=+G1 D．F=
【答案】AD．
【解析】（1）由图知，n=3，不计绳重和摩擦，拉力F=（G0+G1+G2），故A正确、B错；
（2）由图知，n=3，则拉力端移动的距离s=3h，
由η====得：
F=，故C错、D正确．
【例题2】如图所示，物体A的质量为50kg．当力F为100N时，物体A恰能匀速前进．若物体A前进0.5m所用时间为10s，（不计绳和滑轮重）求：
（1）物体A的重力．（2）物体A受到的摩擦力．
（3）力F做的功． （4）力F做的功率？
【答案】（1）490N　　（2）200N　（3）100N　　（4）10W
【解析】（1）A的重力：G＝mg＝50kg×9.8N/kg＝490N
（2）A匀速前进：f＝2F＝200N
（3）10s，物体A前进：s1＝0.5m
拉力F向前移动距离：s2＝2×0.5m＝1m
力F做功：W＝Fs2＝100N×1m＝100J
（4）力F功率：P＝＝＝10W
一、选择题
1．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为1.3N，g取10N/kg。在0～2s的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为5.0cm/s
B．拉力F的功率为0.26W
C．有用功为0.45J
D．滑轮组的机械效率为90%
【答案】BC
【解析】（1）根据v＝可求速度；
（2）根据P＝Fv可求拉力F的功率；
（3）有用功W有用＝Gh；
（4）由图线ab所示分析可得，s＝nh可知n的示数，滑轮组的机械效率为
η＝＝＝＝可求。
A、绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，绳子自由端移动的速度为：v＝＝＝20cm/s，故A错误；
B、拉力F的功率：P＝Fv＝1.3N×0.2m/s＝0.26W，故B正确；
C、有用功：W有用＝Gh＝mgh＝0.45kg×10N/kg×0.1m＝0.45J，故C正确；
D、由图线ab所示分析可得，s＝nh可得n＝＝＝4，
滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝＝×100%＝86.5%，故D错误。
2.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是
A．绳子自由端移动的距离是6m B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W D．滑轮组的机械效率是80％
【答案】D
【解析】（1）动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=2×2m=4m；
（2）需考虑G动，忽略绳重和摩擦F=(G+G动）/n
250N=(400N +G动）/2 解得：G动=100N
（3）有用功：W有=Gh=400N×2m=800J
拉力F所做的总功：W总=Fs=250N×4m=1000J
η＝（W有用/W总