3.4 简单机械（滑轮组） 同步练习（含解析）

2021-2022学年浙教版科学滑轮组
一．选择题（共6小题）
1．在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（　　）
A．绳子自由端被拉下了10m
B．这个滑轮组能省距离
C．这个滑轮组能省力
D．这个滑轮组能省功
2．下列工具在使用时，既能省力，又能够改变力的方向的是（　　）
A．托盘天平
B．定滑轮
C．动滑轮
D．滑轮组
3．小明用图中装置提升重为
400N
的物体，不计摩擦、绳重和滑轮自重，下列说法正确的是（　　）
A．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为
200
牛
B．人将绳子拉过
1
米，物体也上升
1
米
C．两个滑轮均为定滑轮
D．使用该装置不但能省力，还能省距离
4．如图是某工地施工时用于提升重物的滑轮组，工人作用在绳子自由端的大小为160N的拉力，在10s内将重为400N的重物在竖直方向上匀速提升2m。若不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则下列判断错误的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为6m
B．动滑轮的重力为80N
C．动滑轮上升的速度为0.6m/s
D．工人克服重物的重力做功800J
5．小明到某山区旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械（如图所示）。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。听主人的介绍，小明知道滚轮B的质量为5kg。小明对此装置充满好奇，经主人同意后，小明借助该装置，在20秒钟内，用很小拉力就能将质量为80千克的重物匀速提升了3米。下列说法正确的是（　　）
A．该装置可简化看成由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，则属于动滑轮的是滚轮A
B．重物上升3米，绳子自由端下降9米
C．若不计绳重和摩擦，整个过程中，小明做功的功率为127.5瓦
D．该过程中，小明对重物做功为240J
6．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（　　）
A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
　
二．填空题（共5小题）
7．小王用如图所示的滑轮组经过10s的时间，用150N的拉力将一个重270N的重物提高1m，求此过程：拉力F自由端拉出的距离是　　m；小黄所做的有用功是　　J；总功是　　J；拉力做功的功率是　　W。
8．如图所示是一种手动升降衣架的结构示意图，它用到了我们学过的简单机械﹣﹣﹣﹣滑轮组，使用这种机械的目的是　　（写出一点即可）。若图中虚线框内部分的自重为0.9kg，某次在衣架挂上总重为7.5kg的湿衣服匀速提升时，绳子自由端的拉力至少为　　N（忽略绳重和摩擦，g取10N/kg）
9．小柯用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2m，则绳子自由端移动的距离为　　m．若物体与地面的摩擦力为9N，则他对物体至少做了　　J的功。
10．如图所示，重30N的物体A在水平拉力F的作用下，在水平桌面上做匀速直线运动，物体A所受的滑动摩擦阻力是物重的0.2倍，物体A在2s内前进了0.2m．若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，拉力F为　　N．绳子自由端的速度为　　m/s。
11．如图所示，已知物重为G，滑轮重和摩擦均不计，则拉力和重力的关系为：图a中F1=　　，图b中F2=　　。
　
三．解答题（共5小题）
12．如图所示，某矿产工人用200N的水平拉力抓紧绳子的一端，沿水平方向匀速向右运动，在10s内矿井里质量为32kg的物体被提升4m．
（不计绳重和滑轮绳子间摩擦）（g：10N/kg）求：
（1）物体的重力
（2）绳子的自由端移的速度
（3）动滑轮的重力。
13．小明家住二楼，正装修房子，小明站在地面上，用如图所示的器材，请帮他设计一较省力的方法，把材料送到二楼窗口去。
14．如图是未装配好的滑轮组，请在图上画出最省力时绳子的绕法。
15．体重为510N的人，站在水平地面上对地面的压强为P1，如图所示，用滑轮组拉物体A沿水平方向做匀速运动，此时人对地面的压强为P2，压强变化了2750Pa．已知人一只脚的面积是200cm2，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上），求：
（1）绳子自由端受到的拉力大小；
（2）物体A与地面的摩擦力大小；
（3）动滑轮受到的重力。
16．如图所示，工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台，所用的拉力为220N，不计绳重和摩擦，求：
（1）木箱匀速上升的速度；
（2）动滑轮的重。
2021-2022学年浙教版科学滑轮组
参考答案与试题解析
一．选择题（共6小题）
1．解：AB、由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m，使用该滑轮组要费距离，故AB错误；
C、使用这个滑轮组由两股绳子承担物重和动滑轮重，能省力，故C正确；
D、使用该滑轮组要提升动滑轮、克服摩擦做额外功，所以要多做功，故D错误。
故选：C。
　
2．解：托盘天平和定滑轮的实质是等臂杠杆，因此使用托盘天平、定滑轮不能省力；动滑轮的实质是省力杠杆，使用动滑轮能够省力，但不能改变动力的方向；合理组装的滑轮组既能省力，也能改变力的方向。
故选：D。
　
3．解：A、不计摩擦和滑动自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400N，则拉力为200N，故A正确；
B、使用动滑轮时，物体上升1m，则绳子的自由端会通过2m，故B错误；
C、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故C错误；
D、使用动滑轮能省力但费距离，使用定滑轮能改变力的方向，故D错误。
故选：A。
　
4．解：A、由图可知，n=3，绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m，故A正确；
B、不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮的重力G动=3F﹣G=3×160N﹣400N=80N，故B正确；
C、动滑轮随物体一起运动，动滑轮上升速度等于物体上升速度，即v===0.2m/s，故C错误；
D、工人克服重物的重力做功：W有用=Gh=400N×2m=800J，故D正确。
故选：C。
　
5．解：A、提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮；B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；
B、由图知，n=5，拉力端移动距离：s=5h=5×3m=15m，故B错误；
D、重物重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，
小明对重物做的功：W有=Gh=800N×3m=2400J，故D错误；
C、动滑轮B的重力：G轮=m轮g=5kg×10N/kg=50N；
额外功为：W额=G轮h=50N×3m=150J；
不计绳重和摩擦，整个过程中，小明做的功：W总=W有+W额=2400J+150J=2550J；
则功率为：P===127.5W，故C正确。
故选：C。
　
6．解：A、B物体下滑的速度为vB=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s．此选项错误；
B、C、D、当物体A水平向右匀速运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
则根据力的平衡条件可得：f=2F1，F1=GB，
∵G=mg，m=ρV，∴f=2GB=2mBg=2ρVg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当A向左匀速直线运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
∵A物体对水平桌面的压力不变，接触面粗糙程度不变，∴f的大小不变，
则根据力的平衡条件可得：F=f+F2，F2=2（GB﹣F浮），∴F=f+2（GB﹣F浮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵B物体始终浸没在水中，∴V排=V，∴F浮=ρ水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③式可得：
∴F=4ρVg﹣2ρ水gV，
即：ρ===3×103kg/m3。
物体A受到的摩擦力为f=2GB=2ρgV=2×3×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=60N。
B物体的重力为GB=30N，
B受到的浮力为F浮=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=10N，
物体B在水中匀速上升时，绳的拉力为F2=GB﹣F浮=30N﹣10N=20N，
拉力的功率为P2=F2vB=20N×0.4m/s=8W。
选项B、C错误，选项D正确。
故选：D。
　
二．填空题（共5小题）
7．解：由图知，n=3，
s=3h=3×1m=3m，
W有用=Gh=270N×1m=270J，
W总=Fs=150N×3m=450J。
功率P===45W。
故答案为：3；270；450；45。
　
8．解：（1）使用滑轮组时，由于有动滑轮可以省力，由于有定滑轮可以改变力的方向，所以使用滑轮组时，可以省力，可以改变力的方向；
（2）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，
忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：
F=（G+G动）=×（mg+m动g）=（0.9kg×10N/kg+7.5kg×10N/kg）=21N。
故答案为：省力和改变用力方向；21。
　
9．解：由图可知，动滑轮上的绳子股数n=3，
因为物体移动距离s物=0.2m，
所以绳子自由端移动的距离：
s绳=3s物=3×0.2m=0.6m；
他对物体至少做功（克服物体与地面的摩擦力做功）：
W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J。
故答案为：0.6；1.8。
　
10．解：由图可知，n=2，
∵不计绳重、绳与轮之间的摩擦，
∴F=f=×0.2G=×0.2×30N=3N；
又∵s=nL=2×0.2m=0.4m，
∴绳子自由端的速度：v===0.2m/s。
故答案为：3；0.2。
　
11．解：（1）图a中，绳子是直接系在重物上，而没有随物体一起移动的动滑轮，两个滑动都是定滑轮，所以拉力就等于重力，即F1=G；
（2）从图b中可以看出，作用在绳子上的力等于物重，而作用在动滑轮有两股绳子，则2G=F2，即F2=2G。
故答案为：G；2G。
　
三．解答题（共5小题）
12．已知：F=200N，t=10s，m=32kg，h=4m，
求：G，V，G动，
解：（1）物体的重力G=mg=32kg×10N/kg=320N；
（2）∵动滑轮由2股绳子承担，
∴n=2，
则自由端移动的距离s=2h=2×4m=8m，
自由端移动的速度v===0.8m/s；
（3）∵不计绳重和滑轮绳子间摩擦，
∴F=，
则G动=nF﹣G=2×200N﹣320N=80N。
答：（1）物体的重力为320N；
（2）绳子的自由端移的速度为0.8m/s；
（3）动滑轮的重力为80N。
　
13．解：
　
14．解：由分析可知，绳子股数越多越省力，根据题意滑轮组最省力的绕法是绳子股数最多，即五股绕线的方法。如图所示：
　
15．解：（1）对人受力分析，人站在地面上静止时受两个力：重力G人和支持力N1；当拉动水面上的物体时，受到三个力：重力G人、绳子拉力F、地面支持力N2，所以人站在水平地面上对地面的压力减小了，大小等于F，则△P=，
∴F=△PS=2750Pa×2×200×10﹣4m2=110N。
（2）因为滑轮组中动滑轮是由两股绳子承担，S1=2S2，
则由η===得：
f=2ηF=2×80%×110N=176N；
（3）在不计绳重和摩擦的条件下，则F=（G动+f），
∴G动=2F﹣f=2×110N﹣176N=44N。
答：（1）绳子自由端受到的拉力大小为110N；
（2）物体A与地面的摩擦力大小为176N；
（3）动滑轮受到的重力为44N。
　
16．解：（1）木箱匀速上升的速度v===0.1m/s；
（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的股数n=3；
∵不计绳重和摩，
∴F=（G动+G），
动滑轮的重力：
G动=3F﹣G=3×220N﹣600N=60N。
答：（1）木箱匀速上升的速度为0.1m/s；
（2）动滑轮的重力为60N。