杠杆滑轮习题及答案

1．小明用如图所示的滑轮组把重为160N的物体匀速提升1m，他的拉力为100N，所用时间为2s．下面有关物理量计算正确的是（）故选B．A．小明做的有用功为200JB．该滑轮组的机械效率为80%C．小明做功的功率为80WD．小明将该物体的重力增大时，滑轮组的机械效率不变考点：有用功和额外功；功率的计算．菁优网版权所有专题：功、功率、机械效率．分析：（1）掌握有用功、总功、额外功的计算：克服物体重力做的功为有用功，W有用=Gh；拉力F做的功为总功W总=Fs，s=nh；总功等于有用功和额外功之和W总=W有用+W额；（2）掌握机械效率的计算：η=×100%；（3）掌握影响机械效率大小的主要因素：被提升的物重和动滑轮重力；（4）掌握功率的计算：P==Fs．解答：解：A、W有用=Gh=160N×1m=160J，所以A错误；B、因为2段绳子承担物重，所以s=2h=2mW总=Fs=100N×2m=200Jη=×100%=×100%=80%，所以B正确；C、小明做功的功率为P总===100W，所以C错误；D、小明将该物体的重力增大时，有用功增大，额外功不变，所以机械效率增大，所以D错误．2．做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼．此过程中，关于做功的说法正确的是（）故选B．A．对桶做的功是有用功B．对水做的功是有用功C．对水做的功是额外功D．克服自身重力做的功是总功考点：有用功和额外功．菁优网版权所有分析：小阳将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功．解答：解：小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错．3．小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（）故选C．A．0.02JB．0.2JC．2JD．20J分析：首先估测物理课本的质量，然后计算它的重力，然后再估测课桌的高度，最后根据功的公式计算即可．解答：解：一本物理课本的质量m=200g=0.2kg，G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，课桌高度约为1m，人对课本做的功：W=Gh=2N×1m=2J．4．甲、乙两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动，且v甲＞v乙，若不计较空气阻力，则它们所受的拉力F甲和F乙及两拉力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系是（）故选C．A．F甲＞F乙B．F甲＜F乙C．W甲＞W乙D．W甲＜W乙分析：（1）影响滑动摩擦力大小的因素是：接触面所受压力、接触面的粗糙程度，通过分析接触面所受压力和接触面粗糙程度的关系得出摩擦力大小的关系；而两物体都做匀速直线运动，都受平衡力的作用；进而确定拉力大小关系；（2）知道v甲＞v乙，可得在相同的时间内的路程关系，再根据W=Fs比较做功大小关系．解答：解：AB、在水平方向上，每个物体都受拉力F与滑动摩擦力f作用，两个物体都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲=f甲，F乙=f乙；两个完全相同的物体在同一水平面上运动，两物体对水平地面的压力等于自身的重力、相等；接触面的材料与接触面的粗糙程度相同，所以两物体所受的摩擦力大小相等，即f甲=f乙，所以F甲=F乙．故A、B错；CD、∵v=，v甲＞v乙，∴在相同的时间内路程关系：s甲＞s乙，F甲=F乙．∵W=Fs，F甲=F乙，∴W甲＞W乙，故C正确、D错．5．在如图所示的四种剪刀中，正常使用时，动力作用点在阻力作用点和支点之间的是（）A．B．C．D．分析：杠杆绕着转动的点叫支点，动力作用的位置叫动力作用点，阻力作用的位置叫阻力作用点．故选D．解答：解：由图可知：ABC三种剪子的支点位于中间轴上，动力作用点和阻力作用点分别位于支点的两侧，故均不符合题意；D中的剪子支点位于相连的尾端，动力作用点位于中间位置，阻力作用点位于剪子头部，故D符合题意6．如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态．如果两侧各去掉一个钩码，下列说法正确的是（）A．左端下沉B．右端下沉C．仍然平衡D．无法判断考点：杠杆的平衡条件．菁优网版权所有专题：压轴题；简单机械．分析：根据杠杆的平衡条件进行判断：平衡时F1L1=F2L2，若乘积不相等，则乘积大的一端下沉．解答：解：设每个钩码的重力为G，每个小格的长度为L，根据杠杆平衡条件，若两侧各去掉一个钩码，则：左边=G×3L；右边=2G×2L；右边乘积大于左边乘积，所以右端下沉．故选B．点评：此题考查了有关杠杆平衡条件的应用，需掌握杠杆平衡条件，计算出两边力和力臂的乘积，比较大小便可．杠杆向力和力臂乘积大的一端倾斜．7．如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从①一②一③．此过程中，弹簧测力计的示数将（）A．逐渐变大B．逐渐变小C．先变大后变小D．先变小后变大考点：杠杆的平衡条件．菁优网版权所有专题：简单机械．分析：（1）掌握杠杆平衡条件：F1L1=F2L2；（2）分析在改变弹簧测力计拉力的方向的过程中力臂的变化情况，从而得出结论．解答：解：由图知，测力计在②位置时，其动力臂等于右段杆长，此时动力臂最长，由①一②一③的过程动力臂先变大后变小，根据杠杆的平衡条件，测力计的示数先变小后变大．故选D．点评：此题考查了学生对杠杆平衡条件的应用，解决此题的关键是分析出力臂的变化情况．8．借助简单机械将重物提升，若不计滑轮重量及摩擦，以下装置最省力的是（）A．B．C．D．考点：滑轮组绳子拉力的计算．菁优网版权所有专题：推理法．分析：不计滑轮重及摩擦，直接提升物体F=G，使用滑轮组F=G，确定承担物重的绳子股数n，据此比较．解答：解：不计滑轮重及摩擦：A、拉力F=G，B、n=2，拉力F=G，C、使用的是定滑轮，拉力F=G，D、n=3，拉力F=G，D最省力．故选D．点评：本题的关键有二：一是承担物重的绳子股数的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是利用好不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力和物重的关系F=G．9．如图所示，某同学设计了匀速提起同一重物G的四种方式，不计机械自身重量和摩擦，最省力的是（）A．B．C．D．考点：杠杆的分类；滑轮组的设计与组装．菁优网版权所有专题：简单机械．分析：（1）定滑轮的优点是改变力作用的方向，使用一个动滑轮的优点是可以省一半的力，而它们匹配成滑轮组，可以达到既省力又改变力作用方向的目的；（2）杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一．在使用杠杆时，为了省力，就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆．解答：解：A、由杠杆平衡条件可知，G×3m=F×2m，F=1.5G；B、由杠杆平衡条件可知，G×1m=F×（1m+3m），F=0.25G；C、由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，则F===0.5G；D、由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n=3，则F==；B中所示杠杆最省力；故选B．点评：本题考查杠杆、动滑轮、定滑轮和滑轮组的工作特点，比较拉力大小时，需逐个计算后再比较．10．将甲、乙两砝码以细线相连并跨过定滑轮，使两砝码距离地面相同高度，如图1所示．当由静止自由释放后，甲砝码下降，乙砝码上升，如图2，假设细线及定滑轮的重量不计，且细线与定滑轮间无摩擦力，在砝码运动的过程中，下列推论何者最适当（）A．甲的动能增加，乙的重力势能减少B．甲的动能减少，乙的重力势能增加C．甲的动能增加，乙的重力势能增加D．甲的动能减少，乙的重力势能减少考点：动能的影响因素；定滑轮及其工作特点；势能的影响因素．菁优网版权所有分析：（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大．（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大．根据影响动能和势能的因素进行分析．解答：解：当由静止自由释放后，甲砝码下降，乙砝码上升，甲所处的位置下降，速度变大，因此甲的重力势能减小，动能增大；乙所处的位置升高，速度变大，因此乙的重力势能增大，动能增大．故选C．点评：掌握影响动能和重力势能的因素，并能根据决定因素判断能量的改变．11．如图所示，工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑轮的重力为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦．则工人所用的拉力为（）A．B．C．D．考点：动滑轮拉力的计算；功的计算；有用功和额外功．菁优网版权所有专题：压轴题；推理法．分析：由图知使用动滑轮时承担物重的绳子股数n=2，设物体升高的高度h，可求绳子自由端通过的距离s，拉力F的大小有多种解法：①不计绳重和摩擦，拉力的大小F=（G物+G动）；②提升重物做的功为有用功W=Gh，拉力做的功为总功W=Fs，机械效率等于有用功与总功的比值，根据机械效率可求拉力的大小；③求出了有用功，知道动滑轮的重和提升的高度，可以求出额外功，进而求出总功（总功等于有用功加上额外功），再根据W=Fs求拉力大小．解答：解：①不计摩擦和绳重，由两股绳子承担物体和动滑轮的总重，F=（G物+G动），故A正确；②设物体升高的高度h，可求绳子自由端通过的距离s=2h，提升重物做的功为有用功：W有=G物h，∵η=，拉力做的功为总功：W总==，又∵W总=Fs，∴拉力的大小：F===，故B正确；③使用动滑轮做的额外功：W额=G动h，W有=W总﹣W额=Fs﹣G动h，∵η==，∴拉力的大小：F=，故D正确；根据C中结果反推导，发现η=，不符合机械效率的定义，故C错．故选A、B、D．点评：本题提供了使用滑轮组时三种计算拉力大小的方法，注意条件：不计绳重和摩擦．1．如图，甲物体静止置于水平地面时，对地面的压强为P1；轻质杠杆AB的支点为O，OB=3AO，现在杠杆的A端用将甲物体吊起，在杠杆的B端悬挂质量为4kg的乙物体，杠杆在水平位置平衡，此时甲物体对地面的压强为P2，且P1=3P2（g取10N/kg）求：（1）杠杆A端受到的拉力是多少N？（2）甲物体的重力是多少N？考点：杠杆的平衡条件．菁优网版权所有专题：压轴题；简单机械．分析：（1）先根据G=mg求出乙的重力，然后根据杠杆平衡的条件求出杠杆A端受到的拉力；（2）用甲的重力和杠杆A端受到的拉力以及甲与地面的接触面积S表示出P1=3P2即可求出甲的重力．解答：解：（1）乙的重力：G乙=mg=4kg×10N/kg=40N，根据F1L1=F2L2可知，杠杆A端受到的拉力：FA==3×40N=120N；（2）∵P1=3P2∴=3×G甲=180N．答：（1）杠杆A端受到的拉力是120N；（2）甲物体的重力是180N．点评：本题考查重力的计算以及杠杆平衡条件的应用，难度不大，关键是利用好题干中所给的信息．2．体积为2m3、密度为2.6×103kg/m3的古代石像沉在河底，考古工作者用动滑轮将石像缓慢提升，如图所示，在没有将石像提出水面前，若不计摩擦和滑轮重力，求：（1）石像的重力；（2）石像在水中受到的浮力；（3）作用于绳端的拉力F；（4）若缓慢将石像提升3m，拉力做的功是多少？（g=10N/kg）考点：重力的计算；力的合成与应用；动滑轮拉力的计算；浮力大小的计算；功的计算．菁优网版权所有专题：计算题；应用题；压轴题．分析：（1）求解物体的重力可以利用公式G=mg进行求解计算，其中质量m=ρv；（2）物体在水中受到的浮力利用公式F=ρgv排求解，由于石像沉在河底，所以排开液体的体积等于物体的体积；（3）解决此题要知道动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半的力，但要费距离；如果连接动滑轮的绳子股数为n，则如果物体上升距离为h，则绳端需要移动距离是nh；（4）要求解拉力做功，需要知道绳端的拉力F和自由端移动距离L，然后利用公式W=FL进行求解计算．解答：解：（1）石像的质量m=ρv=2.6×103kg/m3×2m3=5.2×103kg；则物体的重力G=mg=5.2×103kg×10N/kg=5.2×104N；（2）石像在水中受到的浮力F=ρgv排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N；（3）当石像缓慢上升时，石像受力平衡，即受到向下的重力、向上的浮力和拉力；则这三个力的作用下物体处于平衡