不计绳重及滑轮之间的摩擦,由F=(G+G轮)可得 动滑轮的重力:G轮=3F﹣G=3×20N﹣50N=10N; (2)拉动重为200N的物体时绳子自由端拉力: F′=(G′+G轮)=×(200N+10N)=70N;
(3)绳自由端移动的距离: s=3h=3×0.1m=0.3m。 答:(1)动滑轮重G动=10N; (2)拉力F的大小为70N;
(3)绳自由端移动的距离为0.3m。
【点评】本题考查了滑轮组中动滑轮重、绳子自由端拉力以及绳子自由端通过距离的计算,正确找到通过动滑轮绳子段数和用好不计摩擦和绳重,拉力F=(G+G轮)是解题的关键。
11.图示的装置中,某人将质量为50千克的货物匀速提升2米,求: ①手对绳的拉力F。 ②绳拉重物所做的功W
【分析】(1)使用定滑轮不能省力;
(2)根据公式W=Gh求绳拉重物所做的功。 【解答】解:(1)由图可知,该装置为定滑轮,此时的拉力等于物体的重力,则F=G=mg=50kg×9.8N/kg=490N;
(2)绳拉重物所做的功W=Gh=490N×2m=980J;
答:①手对绳的拉力F为490N;②绳拉重物所做的功为980J。
【点评】本题考查定滑轮的特点及功计算,关键是定滑轮特点的运用,难度不大,属于简单的计算题。
12.如图所示,重为100牛的物体在水平方向上以0.5米/秒的速度做匀速直线运动,若物体所受的摩擦力f为20牛,(不计绳与滑轮的摩擦及动滑轮重),求: (1)作用在滑轮上的水平拉力F; (2)拉力F在10秒内做的功。
【分析】根据二力平衡的条件可知,动滑轮对物体A的拉力等于水平面对物体A的摩擦力,然后可以根据动滑轮的省力特点计算出拉力F的大小,然后利用W=FS,即可求出拉力对物体做的功。
【解答】解:(1)物体A在水平面做匀速直线运动,则动滑轮对物体A的拉力F拉与摩擦力f是一对平衡力,
所以,F拉=f=20N,则物体A对动滑轮的拉力大小为 F′=20N; 根据动滑轮的特点可得绳端拉力F为:F=F′=×20N=10N;
(2)如图使用动滑轮拉动物体,用一半的力,绳子自由端移动二倍的距离。 所以弹簧测力计移动的速度:v=2vA=2×0.5m/s=1m/s, 10s拉力端点移动的距离:s=vt=1m/s×10s=10m, 拉力做功:
W=Fs=10N×10m=100J。 答:(1)作用在滑轮上的水平拉力F为10N; (2)拉力F在10秒内做的功为100J。
【点评】用如图动滑轮拉动物体时,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍,移动速度是物体移动速度的2倍,用力是对物体拉力的二分之一。
13.如图所示,使用滑轮组将一质量为60kg的重物提起,求: (1)重物的重力是多少?(g取10N/kg)
(2)拉力F的大小是多少?(若不记滑轮重和摩擦力)
【分析】(1)由G=mg计算重物的重力;
(2)滑轮组有几段绳子承担物体重,绳子自由端拉力就是物体重的几分之一。 【解答】解: (1)重物的重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(2)由图可知,通过动滑轮绳子的段数n=3, 不计滑轮重和摩擦力,所以拉力F的大小: F=G=×600N=200N。
答:(1)重物的重力是600N; (2)拉力F的大小是200N。
【点评】本题考查重力和滑轮组绳子拉力的计算,关键是找到通过动滑轮绳子的段数。
14.如图所示的滑轮组,绳重及摩擦不计。若绳子自由端的拉力F是200N,平均每个动滑轮重40N,则货物重G是多少?物体升高1m,绳子自由端拉上多少米?
【分析】由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=5,则绳子自由端移动距离等于物体上升高度的5倍;绳重及摩擦不计,拉力F=(G+G动总),据此求货物重。 【解答】解:由图可知,n=5,
绳重及摩擦不计,拉力F=(G+G动总),则货物重力:
G=5F﹣G动总=5×200N﹣40N×2=920N;
物体升高1m,则绳子移动的距离:s=5h=5×1m=5m。
答:货物重G是920N;物体升高1m,绳子自由端拉上5m。 【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力端移动距离和货物重力的计算,确定使用滑轮组承担物重的绳子股数(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是关键。
15.工人利用如图所示的滑轮在10s内将重450N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N;求:
(1)绳子自由端移动的速度为多少?
(2)若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升,不计绳重和摩擦力,拉力应为多大?
【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nh求出绳端移动的距离,根据v=求出绳子自由端移动的速度;
(2)不计绳重和摩擦力,根据F=(G+G动)求出动滑轮的重力,再根据F=(G+G动)求出用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升时拉力的大小。 【解答】解:(1)由图可知,n=2,则绳端移动的距离: s=nh=2×2m=4m,
绳子自由端移动的速度: v==
=0.4m/s;
(2)不计绳重和摩擦力,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力: G动=nF﹣G=2×250N﹣450N=50N,
用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升时拉力的大小: F′=(G′+G动)=×(900N+50N)=475N。
答:(1)绳子自由端移动的速度为0.4m/s;
(2)若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升,拉力应为475N。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力的速度和拉力的计算,利用好“s=nh”和“F=(G+G动)”是关键。
16.某人利用图所示的滑轮组,用力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,若不计摩擦和机械重,求: (1)拉力大小;
(2)20s内绳子自由端移动的距离和速度。
【分析】(1)因不计摩擦和机械重,根据F=G进行计算;
(2)已知重物由3段绳子承担,利用s=3h可求得绳子自由端移动的距离,再利用速度公式求解绳子自由端移动的速度。 【解答】解:(1)由图可知,重物由3段绳子承担, 因不计摩擦和机械重,则拉力F=G=×480N=160N, (2)自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m, 速度v==
=0.3m/s。
答:(1)拉力大小为160N;
(2)20s内绳子自由端移动的距离为6m,速度为0.3m/s。 【点评】此计算拉力时不需要考虑到动滑轮自身的重力,弄清物体重由几股绳子承担是关键。
17.如图所示,用滑轮组把重为80N的物体匀速提起,试计算:
(1)若不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下,拉力F的大小多少牛?
(2)若不计绳重和摩擦的情况下,动滑轮重为10N,拉力F的大小多少牛?
(3)若拉力为50N,匀速将物体提高4m,则动滑轮重多少牛?绳的自由端移动了多少米?
【分析】(1)在不计绳重、动滑轮重、摩擦的情况下,有几段绳子承担物重,拉力就是物重的几分之一,即F=G物;
(2)根据图示确定通过动滑轮绳子的段数,然后根据有几段绳子在拉重物,拉力就是重物和动滑轮总重的几分之一计算拉力;
(3)滑轮组结构不变,则动滑轮重不变,利用s=nh可求绳子移动的距离。 【解答】解:由图可知,有两段绳子承担物重,即n=2。 (1)拉力为:F=G物=×80N=40N;
(2)由图通过动滑轮绳子的段数n=2,不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力: F=(G+G动)=×(80N+10N)=45N;
(3)滑轮组结构不变,动滑轮的重力也不变,跟拉力大小无关,即G动=10N; 绳的自由端移动的距离,s=nh=2×4m=8m。
(1)若不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下,拉力F的大小为40N;
(2)若不计绳重和摩擦的情况下,动滑轮重为10N,拉力F的大小为45N;
(3)若拉力为50N,匀速将物体提高4m,则动滑轮重为10N;绳的自由端移动了8m。 【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力、运动距离的计算,在绳重及摩擦不计时,灵活运用公式F=(G+G动)是本题的关键,常见题目。
18.如图所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=100N,每一个滑轮重20N,当绳自由端拉力F竖直向上大小为30N时,求: (1)重物G对地面的压力为多少?
(2)当拉力F为多大时,恰能让重物G匀速上升?
(3)若重物G能以0.1m/s的速度匀速上升,则绳自由端向上运动速度为多少?
【分析】根据物体的重力和滑轮的重力计算出总重力,数出连在动滑轮上的绳子的股数,可计算出对物体和动滑轮的总拉力,进而可计算出物体对地面的压力;根据力的平衡的知识即可计算出能让重物G匀速上升的拉力;根据动滑轮及其工作特点即可得出绳自由端向上运动速度。 【解答】解:(1)重物和动滑轮的总重力:G总=G+G动=100N+20N=120N,