题目内容
(1)滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与最小拉力FA2之比;
(2)重物E的最大质量m1;
(3)滑轮组的最小机械效率.(百分号前保留整数)
分析:(1)以B点为支点时,滑轮组对杠杆A端有最大拉力;以C点为支点时,滑轮组对杠杆A端有最小拉力,已知AB、AC、BD的长度,根据杠杆的平衡条件可求滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与最小拉力FA2之比;
(2)以定滑轮为研究对象,受力分析;以两个动滑轮和物体E整体为研究对象进行受力分析,得出方程,代入数据即可解答;
(3)根据公式η=
=
=
可知,提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越高,提升物体的重力越小,滑轮组的机械效率越低.
(2)以定滑轮为研究对象,受力分析;以两个动滑轮和物体E整体为研究对象进行受力分析,得出方程,代入数据即可解答;
(3)根据公式η=
| W有用 |
| W总 |
| Gh |
| (G+G动)h |
| G |
| (G+G动) |
解答:解:(1)以B点为支点时,滑轮组对杠杆A端有最大拉力FA1;以C点为支点时,滑轮组对杠杆A端有最小拉力FA2;
由图中距离关系可知:AB=0.4m,AC=0.6m,BD=0.4m
根据杠杆平衡条件:
FA1×AB=GH×BD;①
FA2×AC=GH×CD;②
①:②得出:FA1:FA2=3:1;
(2)以定滑轮为研究对象,滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与等于定滑轮的重力与3段绳子所产生的拉力3F1之和; 即FA1=3F1+G定 ;①
最小拉力FA2等于定滑轮的重力与3段绳子所产生的拉力3F2之和; 即FA2=3F2+G定;②
以两个动滑轮和物体E整体为研究对象,受力分析;物体的最大重力为G1;得到方程4F1=G1+2G动;整理可得
GG1=4F1-2G动;③
物体的最小重力为G2;得到方程4F2=G2+2G动;整理可得G2=4F2-2G动;④
因为FA1:FA2=3:1=(3F1+G定):(3F2+G定)
所以
=
;
解得:F1=3F2+40N;⑤
因为m1:m2=4:1,所以G1:G2=m1:m2=4:1;
=
=
;⑥
解得:F2=130N;F1=430N;
G1=1600N;
所以重物E的最大质量mm1=
=
=160kg;
(3)因为G1:G2=4:1,所以G2=
=
=400N;
滑轮组的机械效率最小时,提升的物体的重力最小,最小重力为400N;
最小机械效率η=
=
=
=
×100%≈77%.
答:(1)滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与最小拉力FA2之比为3:1;
(2)重物E的最大质量m1为160kg;
(3)滑轮组的最小机械效率为77%.
由图中距离关系可知:AB=0.4m,AC=0.6m,BD=0.4m
根据杠杆平衡条件:
FA1×AB=GH×BD;①
FA2×AC=GH×CD;②
①:②得出:FA1:FA2=3:1;
(2)以定滑轮为研究对象,滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与等于定滑轮的重力与3段绳子所产生的拉力3F1之和; 即FA1=3F1+G定 ;①
最小拉力FA2等于定滑轮的重力与3段绳子所产生的拉力3F2之和; 即FA2=3F2+G定;②
以两个动滑轮和物体E整体为研究对象,受力分析;物体的最大重力为G1;得到方程4F1=G1+2G动;整理可得
GG1=4F1-2G动;③
物体的最小重力为G2;得到方程4F2=G2+2G动;整理可得G2=4F2-2G动;④
因为FA1:FA2=3:1=(3F1+G定):(3F2+G定)
所以
| 3F1+60N |
| 3F2+60N |
| 3 |
| 1 |
解得:F1=3F2+40N;⑤
因为m1:m2=4:1,所以G1:G2=m1:m2=4:1;
| G1 |
| G2 |
| 4F1-2×60N |
| 4F2-2×60N |
| 4 |
| 1 |
解得:F2=130N;F1=430N;
G1=1600N;
所以重物E的最大质量mm1=
| G1 |
| g |
| 1600N |
| 10N/kg |
(3)因为G1:G2=4:1,所以G2=
| G1 |
| 4 |
| 1600N |
| 4 |
滑轮组的机械效率最小时,提升的物体的重力最小,最小重力为400N;
最小机械效率η=
| W有用 |
| W总 |
| G2h |
| (G2+2G动)h |
| G2 |
| (G2+2G动) |
| 400N |
| 400N+2×60N |
答:(1)滑轮组对杠杆A端的最大拉力FA1与最小拉力FA2之比为3:1;
(2)重物E的最大质量m1为160kg;
(3)滑轮组的最小机械效率为77%.
点评:本题考查拉力、质量、机械效率的计算,关键是杠杆平衡条件的应用,难点是对物体进行受力分析和机械效率变形公式的推导,是一道难题,解题过程中一定要细心,不然一步做错,后面的就会全部做错.
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