初中物理滑轮组及其工作特点试题

如图所示，牵引车通过滑轮组匀速打捞起河水中的物体A，在被打捞的物体没有露出水面之前，牵引车控制绳子自由端，使物体A以0.5m/s的速度匀速上升，牵引车对绳的拉力为F₁，拉力F₁的功率为P₁；当被打捞的物体完全露出水面后，牵引车控制绳子自由端，使物体A以0.3m/s的速度匀速上升，牵引车对绳的拉力为F₂，拉力F₂的功率为P₂，且P₁=P₂。已知动滑轮重100N，物体完全露出水面后滑轮组的机械效率为80%（若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg），则被打捞的物体A的密度为     kg/m³。

小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。（忽略摩擦及绳重）求：（1）绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。（2）若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变？说明理由。

如图是工人提升物体的装置示意图，其中AB是一个不计重力、可以绕O点转动的杠杆，且AO:OB=2:5，杠杆B端系有重为1056N物体D，杠杆A端固定着滑轮组。质量为60kg的工人站在水平地面上，他对地面的压强p₀=1.2×10⁴Pa。当他利用该装置匀速提升重物M时，物体D受到的支持力为N₁，工人对地面的压强p₁=0.8×10⁴Pa，此时滑轮组的机械效率η=90%；当工人利用该装置匀速提升重物N时，物体D受到的支持力为N₂，工人竖直向下的拉力为F₂；已知N₁: N₂="5:" 2，每个滑轮质量都相等，绳重及滑轮与轴的摩擦不计，g取10N/kg。求：

（1）提升重物M时工人竖直向下的拉力F₁。
（2）提升重物N以0.5m/s的速度匀速上升时工人拉力的功率P。

如图甲是某中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。DB是以O点为转轴的水平杠杆，杠杆可以绕O点在竖直平面内转动，OD的长度为2m。水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D端，配重E的质量m_E为250kg。安装在杠杆DB上的行走装置由支架、动滑轮X、提升电动机、定滑轮K构成，行走装置的质量m为20kg。电动机Q可以通过定滑轮S和动滑轮X拉动行走装置沿BO水平滑动。固定在提升电动机下的定滑轮K和动滑轮M组成滑轮组Y，当行走装置处于杠杆DB上C点的位置时，提升电动机拉动绳子H端，通过滑轮组Y竖直提升水中的圆柱体A。圆柱体A完全在水中，以0.1m/s匀速上升的过程中，滑轮组Y的机械效率为η₁，配重E对地面的压强为p₁；物体A以原来的速度匀速竖直上升，全部露出水面后，最终停在空中某高度时，配重E对地面的压强为p₂。滑轮组Y提升物体A的过程中，行走装置受到的水平拉力始终为零，杠杆DB在水平位置保持平衡。电动机H处绳子拉力的功率随时间变化的情况如图乙所示。已知圆柱体A的质量m_A为60kg，底面积为30dm²，p₁与p₂之比为4∶1。物体A被打捞出水面后，停留在一定高度，电动机Q开始拉动行走装置。在行走装置以0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中，电动机Q处拉力T的功率为5W，行走装置受到的水平拉力为F。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计，g取10N/kg。

求：（1）动滑轮M所受的重力；（2）机械效率η₁；（3）OC的长度；（4）拉力F。

图是从井中提升重物的装置示意图。O点为杠杆AB的支点，OA∶OB＝2∶3。配重C通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量m_C=100kg。杠杆A端连接由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，定滑轮和动滑轮的质量均为m，滑轮组下安装吊篮，吊篮底部固定一电动机D，电动机D和吊篮的总质量m₀=10kg，可利用遥控电动机拉动绳子E端，通过滑轮组使吊篮升降，电动机D提供的功率恒为P。当吊篮中不装物体悬空静止时，地面对配重C的支持力N₀为800N，杠杆B端受到向下的拉力为F_B；将质量为m₁的物体装入吊篮，启动电动机，当吊篮匀速上升时，地面对配重C的支持力为N₁；物体被运送到地面卸下后，又将质量为m₂的物体装到吊篮里运到井下，吊篮以0.6m/s的速度匀速下降时，地面对配重C的支持力为N₂。已知N₁∶N₂=1∶2，m₁∶m₂=3∶2，不计杠杆重、绳重及摩擦，g取10N/kg。求：

（1）拉力F_B；
（2）动滑轮的质量m；
（3）物体的质量m₂；
（4）电动机功率P。

在生产玻璃过程中，常用位于天车上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组和真空吸盘提升玻璃，如图甲所示。当卷扬机通过滑轮组提升质量为 的玻璃并使玻璃以速度 匀速上升时，卷扬对滑轮组绳端的拉力为 ，天车对卷扬机的支持力为 ，拉力的功率为 ，滑轮组的机械效率为；当卷扬机通过滑轮组提升质量为 的玻璃并使玻璃以速度 匀速上升时，卷扬机对滑轮组的拉力，天车对卷扬机的支持力为。已知拉力所做功随时间变化的图像如图乙所示，卷扬机的质量为，滑轮 、的质量均为 ， ， ，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计， 取 。求：

（1） 的大小；
（2） 的大小；
（3） 与 的比值。

如图所示，工人站在水平地面，通过滑轮组打捞一块沉没在水池底部的实心金属物体A。工人用力将物体A竖直缓慢拉起，在整个提升过程中，物体A始终以0.1m/s的速度匀速上升。物体A没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η₁，工人对水平地面的压强为p₁；当物体A完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η₂，工人对水平地面的压强为p₂。若物体A重为320N，动滑轮重40N，工人双脚与地面的接触面积是400cm²，p₁－p₂=250Pa，绳重、水的阻力及滑轮轮与轴间的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg，求：

（1）当物体A刚离开底部，受到水的浮力；
（2）金属A的密度；
（3）当物体A完全露出水面以后，人拉绳子的功率；
（4）η₁与η₂的比值。

如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m³；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m³．沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F₁、F₂，且F₁与F₂之比为3：7．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略．（水的密度取1.0×10³kg/m³  g取10N/kg）求：

（1）沉船的重力；
（2）沉船浸没水中受到的浮力；
（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率．

王师傅装修房子时，用如图所示的滑轮组装置往楼上运送空心砖。已知装物箱重250N，每个滑轮重50N，每块空心砖重20N（不计钢丝绳的重力和摩擦）。若王师傅拉钢丝绳的力是600N，则一次能匀速提升     块砖。若某次提升中，钢丝绳受到的拉力是500N，拉力的功率是250W，则将空心砖匀速提升l0m，需要的时间是     min。

如图甲所示底面积为0.2m²，高0.2m的质量均匀的长方体A，放置在水平面上，对地面的压强为6×10³Pa；一质量为80kg的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把A运到高处，工人用大小为F₁的竖直拉力拉绳使A以10cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N₁，工人匀速拉绳的功率为P，滑轮组的机械效率为η₁。若工人以相同的功率用大小为F₂的竖直拉力拉绳使另一物体B以12.5m/s的速度匀速上升，这是地面对工人的支持力为N₂，滑轮组的机械效率为η₂。已知N₁:N₂=3:4，η₁:η₂=16:15。（g取10N/kg)求：

（1）物体A的密度；
（2）工人拉绳的的功率P；
（3）用滑轮组提升B时滑轮组的机械效率η₂。

如图所示，用不变的拉力 F匀速拉动重为 G 的物体A， 使物体 A沿水平方向移动了一段距离 S，在此过程中拉 力 F做的功为（    ）

A．FS

B．GS

C．2FS

D．(G+F)S

图甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置，AB是个杠杆，O为支点，杠杆平衡时，B端受到的向下的拉力      A端受到的向下拉力（选填“大于”、“小于”或“等于”）；用于装载货物的小车自重为500N，若搬运2000N的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力F_甲=1600N，该滑轮组的效率η_甲=      ；若用同样的滑轮按乙图组装，匀速提升相同的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力为F_乙，乙滑轮组的效率为η_乙，考虑实际情况，则F_甲      F_乙，η_甲      η_乙（选填“＞”、“＜”或“=”）．

小雨站在水平地面上，通过如图所示的滑轮组从井中提水（不计绳重及摩擦）。已知小雨的重力为500N、双脚与地面的接触面积为0.04m²，圆柱形水桶的底面积为0.2m²、容积为0. lm³（不计桶的厚度）。

（l）将空桶匀速下放的过程中（桶底未接触水面），小雨对地面的压强为1.15×l0⁴Pa，则桶和动滑轮总重是多少？
（2）向上提水，当桶底受到水向上的压强为2.5×10³Pa时，小雨对地面的压强为l×l0⁴Pa;小雨将水桶拉离水面后，匀速拉动过程中滑轮组的机械效率是多少？

如图所示，是测量滑轮组机械效率的实验装置．

（1）用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码，由图示可知拉力大小为  N，将弹簧测力计向上移动12cm，则钩码上升的高度为  cm，该滑轮组的机械效率是  （结果保留到0.1%）．
（2）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧．若如图装置中动滑轮的重为G₁，用它提升一重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G₂的动滑轮后，再提升同一重物，滑轮组的机械效率提高到了90%，则G₂与G₁之比为  （不计绳重及各处的摩擦）．

如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦均不计， $g$取10牛 $/$千克）

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越　　。

（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮 $a$的作用是　　。若钢丝绳能承受的最大拉力为 $3\times {10}^4$牛，则能吊起货物的质量不能超过多少千克？

（3）若将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米，再沿水平方向移动20米，则此过程中克服货物重力做功多少焦？

（4）若该起升电动机的效率为 $90\%$，将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物提升到30米的高度，用时50秒，则该起升电动机的实际功率是多少瓦？