1.如图所示的是工作人员建造滑雪大跳台的装置模型,左右两侧固定好以后利用滑轮组将中间重为4 N的模型部件从地面提升到0.8 m高的指定位置处,拉力F大小为2.5 N,此过程中滑轮组的机械效率为(

A.62.5%
B.70%
C.80%
D.85%
C
)A.62.5%
B.70%
C.80%
D.85%
答案
1.C
2. 新设问 小明借用动滑轮和弹簧测力计将静止在桌面上的笔袋匀速提高1 m,如图甲所示,弹簧测力计的读数随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为1 N,不计绳重和摩擦,则此过程中,下列说法正确的是(

A.笔袋对动滑轮的拉力为2 N
B.笔袋的重力为2 N
C.拉力做的总功为2 J
D.动滑轮的机械效率为75%
D
)A.笔袋对动滑轮的拉力为2 N
B.笔袋的重力为2 N
C.拉力做的总功为2 J
D.动滑轮的机械效率为75%
答案
2.D 读图指导:
3.[芜湖二模改编]如图所示,滑轮组将重为4 N的重物在10 s内匀速吊起2 m,绳端受到的拉力为1.8 N,提升重物做的有用功为

8
J,滑轮组的机械效率为74.1%
(结果保留至0.1%),拉力做功的功率为1.08
W。答案
3.8;74.1%;1.08
4.暑假,小点到海边游玩,他驾驶卡丁车在海滩上游玩时,不慎将车陷入沙滩,请来救援车帮忙,如图所示,救援车利用绞盘、绳子、轻质滑轮将卡丁车以0.5 m/s的速度匀速拉出。若匀速拉动时
绞盘的拉力F恒为600 N,滑轮的机械效率为70%。求:
(1)100 s内拉力F做的功;
(2)卡丁车受到的阻力。

绞盘的拉力F恒为600 N,滑轮的机械效率为70%。求:
(1)100 s内拉力F做的功;
(2)卡丁车受到的阻力。
答案
4.解: (1)100 s 内卡丁车通过的距离 $s_{车}=vt=0.5\ \mathrm{m/s}× 100\ \mathrm{s}=50\ \mathrm{m}$,绳子通过动滑轮拉动卡丁车,所以绳子自由端移动的距离 $s=2s_{车}=2× 50\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{m}$,拉力做的功 $W=Fs=600\ \mathrm{N}× 100\ \mathrm{m}=6× 10^4\ \mathrm{J}$。
(2)据 $\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%$得,拉动卡丁车所做的有用功 $W_{有}=\eta W=70\%× 6× 10^4\ \mathrm{J}=4.2× 10^4\ \mathrm{J}$,卡丁车受到的阻力 $f=\frac{W_{有}}{s_{车}}=\frac{4.2× 10^4\ \mathrm{J}}{50\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$。
(2)据 $\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%$得,拉动卡丁车所做的有用功 $W_{有}=\eta W=70\%× 6× 10^4\ \mathrm{J}=4.2× 10^4\ \mathrm{J}$,卡丁车受到的阻力 $f=\frac{W_{有}}{s_{车}}=\frac{4.2× 10^4\ \mathrm{J}}{50\ \mathrm{m}}=840\ \mathrm{N}$。
5. [扬州模拟]某起重机的滑轮组结构如图所示,其最大载重为5 t。起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求:
(1)克服钢板重力做的功$W_{有用}$;
(2)钢丝绳的拉力F。

(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数)。
(1)克服钢板重力做的功$W_{有用}$;
(2)钢丝绳的拉力F。
(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数)。
答案
5.解: (1)克服钢板重力做的功
$W_{有用}=Gh=mgh=3\ 600\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}× 10\ \mathrm{m}=3.6× 10^5\ \mathrm{J}$。
(2)起重机的滑轮组做的总功 $W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3.6× 10^5\ \mathrm{J}}{80\%}=4.5× 10^5\ \mathrm{J}$,由图可知,有四段绳子承重,则钢丝绳的拉力 $F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{W_{总}}{4h}=\frac{4.5× 10^5\ \mathrm{J}}{4× 10\ \mathrm{m}}=1.125× 10^4\ \mathrm{N}$。
(3)起重机的滑轮组做的额外功 $W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=4.5× 10^5\ \mathrm{J}-3.6× 10^5\ \mathrm{J}=9× 10^4\ \mathrm{J}$,动滑轮的重力 $G_{动}=\frac{W_{额外}}{h}=\frac{9× 10^4\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=9× 10^3\ \mathrm{N}$,滑轮组满载时,物重 $G'=m'g=5× 10^3\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}=5× 10^4\ \mathrm{N}$,机械效率$\eta_{最大}=\frac{{W_{有用}}'}{{W_{有用}}'+W_{额外}'}× 100\%=\frac{G'}{G'+G_{动}}× 100\% =\frac{5× 10^4\ \mathrm{N}}{5× 10^4\ \mathrm{N}+9× 10^3\ \mathrm{N}}× 100\% \approx84.7\%$。
$W_{有用}=Gh=mgh=3\ 600\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}× 10\ \mathrm{m}=3.6× 10^5\ \mathrm{J}$。
(2)起重机的滑轮组做的总功 $W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3.6× 10^5\ \mathrm{J}}{80\%}=4.5× 10^5\ \mathrm{J}$,由图可知,有四段绳子承重,则钢丝绳的拉力 $F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{W_{总}}{4h}=\frac{4.5× 10^5\ \mathrm{J}}{4× 10\ \mathrm{m}}=1.125× 10^4\ \mathrm{N}$。
(3)起重机的滑轮组做的额外功 $W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=4.5× 10^5\ \mathrm{J}-3.6× 10^5\ \mathrm{J}=9× 10^4\ \mathrm{J}$,动滑轮的重力 $G_{动}=\frac{W_{额外}}{h}=\frac{9× 10^4\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=9× 10^3\ \mathrm{N}$,滑轮组满载时,物重 $G'=m'g=5× 10^3\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}=5× 10^4\ \mathrm{N}$,机械效率$\eta_{最大}=\frac{{W_{有用}}'}{{W_{有用}}'+W_{额外}'}× 100\%=\frac{G'}{G'+G_{动}}× 100\% =\frac{5× 10^4\ \mathrm{N}}{5× 10^4\ \mathrm{N}+9× 10^3\ \mathrm{N}}× 100\% \approx84.7\%$。
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