[答案]B 例2、如下右图所示,已知物重为G,则各图中的拉力F各为多少?(滑轮重及摩擦不计) [答案]F1=2G,F2=G,F3=2G,F4=1/4G 例3、如图所示,物重G=30N,绳的一端拴在地面,拉力F使滑轮匀速上升. (1)若滑轮重不计,滑轮向上移动20cm,则拉力F=N,物体上升cm. (2)若滑轮重为2N,使物体上升20cm,则拉力F=N,滑轮向上移动cm. [答案] (1)60N,40cm (2)62N,10cm 2.水平方向 例1、同一物体沿相同水平地面被匀速移动,如下图所示,拉力分别为F甲、F乙、F丙,不记滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则( ) A、F甲<F乙<F丙 B、F甲>F乙>F丙 C、F甲>F乙=F丙 D、F甲=F乙>F丙 [答案]B 例2、如图表示用滑轮匀速拉动物体A的几种方法,A受的摩擦力相同,试通过分析得到______图的方法最省力,______图的方法最费力. (作用在同一根绳子上的力大小不变) [答案]乙,丙 例3、.如图所示,用水平拉力F通过滑轮组(滑轮的质量可忽略,且不计轮与轴间的摩擦)拉动物块A在水平地面上做匀速运动,弹簧测力计的示数如图所示.对物块A施水平向右、大小为9.6N的拉力时,物块A向右匀速运动,此时弹簧测力计的示数为_________N. [答案] 10.8N
[解析]当弹簧测力计的示数为3.6N时,由左边的滑轮受力分析可知,绳子自由端的拉力3.6F??1.2N 3对右边的滑轮受力分析可知:物体A受到的滑动摩擦力为f?1.2?2?2.4N当施加一外力F?9.6N时,使A向右做匀速直线运动时,∴F?f?F拉?9.6N,∴F拉?9.6N?2.4N=7.2N∴绳的自由端拉力为:F绳=F弹?3F绳?3?3.6?10.8N F拉7.2??3.6N∴弹簧测力计的示数为:22三、滑轮的综合受力分析 1、如图所示,利用重3000牛的Π形钢架将900牛的物体匀速提升2米(不计绳重、滑轮重和摩擦),在此过程中(B) A.人所用的拉力300牛,做功600焦耳 B.滑轮组对钢架的拉力是1350牛 钢架C.钢架对地面的压力为3900牛 D.人拉绳时,受到的重力和地面的支持力是一对平衡力 解析:B项:滑轮组的总受力是顶上的钩,与钢架的链接部分.总体看此钩受三根绳的拉力.上三股绳子的拉力连续一致的,即受力相同.又从下方两股绳拉重物使之平衡,可得两股绳力即与重物重力900N相等,则单股绳力为450N.钢架的链接钩部分受上三股绳力的总力为3*450N=1350N. C项:钢架的重力3000N、地面支持力、受到的滑轮组的拉力1350N三者平衡,在分析方向,不难得出地面支持力为3000+1350=4350N,即其反作用力,钢架对地面的压力为4350N. D项:人拉绳时,受到的力有:重力、地面支持力、绳子对人的反作用拉力.三者力平衡.所以D项错误,漏了绳子对人的反作用拉力. 2、如图所示的装置中,已知重物G1=500N,重物G2=1200N,在不考虑摩擦和动滑轮重力情况下,使重物G1保持平衡的拉力F应等于 500N 。 解析:由图可知,要使重物G 1 保持平衡,F=G 1 =500N, 不考虑摩擦和动滑轮重力,2F=2×500N<G 2 =1200N,重物G 2 处于静止状态 3、如图,一个重为G=600N的人站在重为P=300牛的平台上,通过重为20牛的光滑动滑轮拉 平台,那么他必须用220牛的力拉绳子才能保持平衡? 解析:如果图是这样的.
以上面大的定滑轮为中心点,定滑轮左右2条绳子所受到的力必须相等才能保持平衡状态.该定滑轮所承受下方绳子拉的总力是平台,人和光滑动滑轮的总重力. 即F=G台+G人+G轮=600+300+20=920N
然后左右2条绳子受到的拉力相等,所以右边掉着动滑轮的绳子受到的拉力为 F拉=F/2=920/2=460N
同理,动滑轮要保持平衡,那么左右2边绳子的拉力也要相等.
动滑轮所受到承受的下方绳子总的拉力是上面绳子对它的拉力减去自身的重力. 即F\拉-G轮=460-20=440N
又因为左右2边绳子拉力相等,所以人的拉力F人=F\
四、机械效率(竖直、水平和水中)
1、小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动,物体移动了
3m,物体重为2000N,与地面的接触面积为0.5m2,运动过程中物体受到的摩擦力为450N,绳子自由端受到的拉力F 为200N,求:
(1)物体对地面的压强; (2)拉力F做的功; (3)该装置的机械效率.
解析:(1)物体对地面的压力和自身的重力相等,再根据压强公式求出物体对地面的压强; (2)由图可知绳子的有效股数为3,根据s=ns′求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求出拉力做的功;
(3)根据η=×100%=×100%=×100%=×100%求出该装置的机械效率
(1)物体对地面的压力: F=G=2000N, 物体对地面的压强:
p===4000Pa;
(2)由图可知:n=3, 绳子自由端移动的距离: s=ns′=3×3m=9m, 拉力F做的功:
WF=F拉s=200N×9m=1800J; (3)该装置的机械效率: η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=75%. 2、用右图所示的滑轮组,把重960N的货物匀速提升4m,人作用于绳端的拉力F为400N,若不计摩擦和绳重。求: ⑴动滑轮的重力是多少? ⑵人所做的有用功是多少? ⑶滑轮组的机械效率是多少? 解析:由图知,滑轮组由3段绳子承担物重,所以s=3h=3×4m=12m, F=1/3(G物+G动),所以G动=3F-G物=3×400N-960N=240N W有用=Gh=960N×4m=3840J,W总=Fs=400N×12m=4800J 所以η=W有用/W总× 100%=80% 故答案为:240;3840;80%. 3、如图所示,重物A是体积为10dm3,密度为7.9×103kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面.求: (1)重物A完全浸没在水中所受浮力多大? (2)若将物体在水中提升2m,未露出水面,实际所用拉力F为400N,此时该滑轮的效率是多少?(g=10N/kg) 解析:(1)物体A受到的浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=100N; (2)物体A受到的重力: G=ρVg=7.9×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=790N, 使用动滑轮的有用功:W有=(G-F浮)h=(790N-100N)×2m=1380J ∵s=2h=2×2m=4m, ∴总功;W总=F's=400N×4m=1600J 此时该滑轮的效率:η=W有用/W总×100%=86.25%. 答:(1)重物A完全浸没在水中所受浮力100N;
(2)此时该滑轮的效率是86.25%. 五、滑轮和摩擦力浮力以及杠杆的结合 1、如图所示,重600N的人站在重5400N的船上,通过滑轮把船匀速拉向岸边.人拉绳的力为500N,人和船相对静止.不计绳重和滑轮处摩擦,船受到水的阻力为( ) A、500N B、1000N C、2500N D、3000N [答案] B [解析]因为船做匀速直线运动,所以,船受平衡力的作用,而人和船相对静止,因为F=500N,∴人的磨擦力是500N,方向向右,并且作用在船上,而该滑轮为定滑轮,∴绳子对船的拉力为500N,方向向右,而向右的拉力和船受到水的阻力是一对平衡力,所以,船受到水的阻力f=1000N.故选B. 2、如图所示,物体A的质量是400g,物体B的体积是10cm3,此时A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动.若将B始终浸没在水中,并使A沿着水平桌面向左做匀速直线运动时,需要施加0.95N水平向左的拉力.已知动滑轮重为0.3N,不计绳重以及绳和滑轮间的摩擦,则物体B重力为 N.(g取10N/kg) [答案] 0.7 [解析]当物体A水平向右匀速运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示: 则根据力的平衡条件可得:f=F1,GB=2F1,f=1/2GB=----------------① 当A向左匀速直线运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示: ∵A物体对水平桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,∴f的大小不变,则根据力的平衡条件可得:F=f+F2,2F2+F=GB, 浮