滑轮组经典计算题及相关例题如下:
例题1:
问题:一个重为50N的滑轮组,把重物G1从下图的位置提升到顶端,已知重物上升的高度为h,人拉绳子的力F所做的功为W,则下列关系正确的是(不计绳重和摩擦)( )
【图略】
A. 人拉绳子的力F做的功一定等于重物上升高度的乘积。
B. 人拉绳子的力F做的功一定大于重物上升高度的乘积。
C. 人拉绳子的力F做的功一定等于W。
D. 人拉绳子的力F做的功一定大于W。
解析:
这是一个滑轮组问题,我们需要考虑滑轮组的效率和人拉绳子的力F所做的功。根据题目描述,我们已知重物上升的高度为h,而人拉绳子的力F所做的功为W。由于滑轮组是一个省力的装置,所以人拉绳子的力F小于重物上升的力G1。因此,人拉绳子的力F所做的功一定大于重物上升高度的乘积。
答案:B
例题2:
问题:一个滑轮组,其机械效率为80%,若用它提升质量为50kg的物体,使物体升高0.1m,则人对绳的拉力应为多大?绳端移动的距离是多少?
解析:
这是一个滑轮组机械效率的问题。我们需要根据已知条件,利用机械效率公式求解人对绳的拉力以及绳端移动的距离。
已知条件:滑轮组机械效率为80%,物体的质量为50kg,物体升高0.1m。
根据机械效率公式,可得到:
人对绳的拉力 = 物体受到的重力 × 机械效率 = 50kg × 9.8N/kg × 80% = 392N
绳端移动的距离 = 人对绳的拉力 × 绳子的长度 = 392N × (0.1m/滑轮组的股数) = 绳端移动的距离需要具体数值代入计算。
答案:人对绳的拉力为392N,绳端移动的距离为多少需要具体数值代入计算。
这些例题和问题都涉及到滑轮组的基本概念和计算方法,通过这些问题的解答,你可以更好地理解和掌握滑轮组的原理和应用。
题目:
有一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,人的体重为700牛,通过滑轮组匀速提升重为200牛的物体,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮上绳子的段数;
(2)人拉绳子的力的大小;
(3)若用此滑轮组提起重为350牛的物体,则人拉绳子的力是多少?
答案:
(1)根据机械效率求出有用功的大小,再利用$W = Gh$求出总功的大小,再利用$W = Fs$求出拉力的大小,再根据$n = frac{W_{有用}}{W_{总}}$求出动滑轮上绳子的段数;
(2)根据$F = frac{1}{n}(G + G_{轮})$求出拉力的大小;
(3)根据$n = frac{G_{物} + G_{轮}}{G_{物}}$求出动滑轮上绳子的段数,再根据$F = frac{1}{n}(G + G_{轮})$求出拉力的大小.
解:($1$)由题知:$G_{物} = 200N$,$eta = 80%$,则有用功为:$W_{有用} = Gh = 200N times h = frac{W_{有用}}{80%}$,而$W_{总} = W_{有用} + W_{额外} = Gh + G_{轮}h = (G + G_{轮})h$,所以:$h = frac{W_{有用}}{(G + G_{轮})}$,即:$frac{frac{200N times h}{80%}}{(200N + G_{轮})} = frac{h}{n}$,解得:$n = 3$;
($2$)由题知:$G_{轮} = 0$,则拉力为:F = frac{W_{有用}}{n(G + G_{轮})} = frac{200N × 3 × (700N - 200N)}{3 × (700N - 200N)} = 450N;
($3$)若用此滑轮组提起重为$350N$的物体时,则动滑轮上绳子的段数为:$n^{prime} = frac{G^{prime} + G_{轮}}{G_{物}} = frac{350N + 3 times 450N}{350N} = 9$,此时拉力为:F^{prime} = frac{1}{9}(G + G_{轮}) = frac{1}{9}(350N + 3 times 450N) = 175N.
答:($1$)动滑轮上绳子的段数为$3$;($2$)人拉绳子的力的大小为$450N$;($3$)若用此滑轮组提起重为$350N$的物体时,则人拉绳子的力是$175N$.
初中滑轮组经典计算题和相关例题常见问题主要包括以下几个方面:
1. 滑轮组的效率:滑轮组工作时,其效率如何计算?
例题:一个由三个滑轮组成的滑轮组,用此滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m,人拉绳的力为500N。求此滑轮组的效率。
2. 动滑轮的作用:如何理解动滑轮在滑轮组中的作用?
例题:一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,将重为80N的物体匀速提升,若忽略绳重和摩擦,人对绳的拉力为多少?
3. 滑轮组的机械效率:如何计算滑轮组的机械效率?
例题:一个由三个相同的定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,将重为15N的物体匀速提升,人拉绳的力为多少?该滑轮组的机械效率是多少?
常见问题还包括:
4. 绳子自由端的移动速度:在滑轮组中,绳子自由端的移动速度如何计算?
例题:一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,将重为80N的物体匀速提升,若绳子自由端移动的距离为3m,则拉力移动的速度是多少?
5. 如何选择合适的滑轮:在滑轮组中,如何根据需要选择合适的滑轮数量和类型(定滑轮或动滑轮)?
例题:一个重为50kg的人要爬上一个高为20m的楼梯,楼梯的摩擦系数为0.5。为了使爬楼梯变得容易,需要选择多少个定滑轮和动滑轮组成的滑轮组?
以上是初中滑轮组经典计算题和相关例题常见问题的一些主要方面。这些问题涵盖了理解滑轮组的工作原理、效率的计算、绳子自由端的移动速度以及如何选择合适的滑轮等方面。通过解决这些问题,学生可以更好地掌握滑轮组的相关知识。