6.6 探究滑轮的作用
一、目标要求
目标要求 重、难点
理解滑轮的原理
知道滑轮的作用
定滑轮、动滑轮的作用 重点
认识滑轮的实质 难点
判断滑轮组的省力情况 难点
二、知识点解析
1.滑轮分类:______、_________、滑轮组。
2.定滑轮:
(1)使用时滑轮轴位置固定
(2)特点:不省力,拉力F=G物,可改变拉力____。
(3)定滑轮实质上是一个______杠杆。
3.动滑轮:
(1)使用时滑轮和重物一起移动
(2)特点:省一半的____,拉力,但不能改变拉力_____。
(3)使用动滑轮时,拉力要__________。
(4)动滑轮实质上是一个动力臂等于阻力臂________倍的杠杆。
4.滑轮组
(1)滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合。
(2)滑轮组省力判断:使用滑轮组吊重物时,若动滑轮重和摩擦不计,动滑轮被几股绳子吊起,所用的拉力就是物重的几分之一。
公式:
(3)根据要求绕滑轮组,先确定绳子拴在哪一个滑轮:奇动偶定。
三、考查方向
1.滑轮组绳子的绕法作图
典例一:(2021·广东阳江市·九年级期末)如图所示,站在A处的小慧用一根绳子和滑轮组拉斜面的小车,请画出正确的绕线。
2.机械的应用实例
典例二:(2021·全国九年级)下列简单机械,在使用中可以省距离的是( )
A.筷子
B.盘山公路
C.起瓶器
D.方向盘
四、模拟训练
一、基础练习
1.(2020·山西晋中市·八年级期末)简单机械与人类的生产活动息息相关,以下简单机械属于费力的是( )
A.滑轮组提升重物
B.自拍杆自拍
C.起子起盖
D.手拉行李箱
2.(2020·湖北荆州市·八年级期末)小明同学在做“研究动滑轮特点”的实验时,进行了正确操作,并记录数据如下表,分析数据后发现,实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实,下列做法中不可取的是( )
实验次数 物重G/N 拉力F/N
1 1.0 0.65
2 1.5 0.90
3 2.0 1.15
A.与同学分析出现问题的原因
B.根据实验数据推知课本结论是错误的
C.改进实验条件,重新实验
D.查阅资料,了解结论的适用条件
3.(2020·湖北荆州市·八年级期末)如图所示的是利用定滑轮匀速提升物体的三种方法,所用拉力分别是F1、F2和F3,则下列式子中正确的是( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3 D.F2>F1>F3
4.(2020·山西临汾市·八年级期末)如图所示,相同的两个物体分别挂在两个滑轮下绳重及摩擦忽略不计,当分别用力匀速提起物体时,下列说法合理的是( )
A.左图省力 B.右图省距离
C.左图机械效率高 D.两图机械效率一样高
5.(2021·全国九年级)杠杆根据省力、费力的情况可以分为三类,下列工具属于同一类的是( )
①镊子
②天平
③定滑轮
④开瓶器
A.①④ B.②④ C.①③ D.②③
6.(2021·全国九年级)用一个重为20N动滑轮,匀速提升重为100N的物体,绳重及摩擦不计.所用的拉力F是( )
A.50N B.60N C.70N D.120N
7.(2020·四川省乐山市第五中学八年级期末)用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式,拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动,拉力分别是F1、F2、F3,则( )
A.F1>F2>F3 B.F2>F3>F1 C.F2>F1>F3 D.F3>F1>F2
8.(2021·射阳县第二初级中学九年级期末)下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A.B.C.D.
9.(2021·陕西西安市·九年级期末)如图所示,旗杆顶部安装着一个______(选填“定”或“动”)滑轮,若五星红旗的总重为2N,不计摩擦,当五星红旗匀速上升时,旗手对绳的拉力的大小为______N。
10.(2020·江苏盐城市·九年级月考)如图所示,某风景区的一段盘山公路,要把上山的公路修成这般模样,是因为盘山公路相当于简单机械中的______,使用它可以______(选填“省力”、“省距离”或“省功”)。
11.(2020·山东临沂市·八年级期末)两个滑轮按如图所示方式组合,其中A是_________滑轮;B滑轮的作用是_________。
12.(2020·江苏泰州市·九年级期中)李老师自驾游新疆,看祖国的大好河山,途经山地,过盘山公路时,经常要旋动方向盘让汽车保持在自己的行道线内。从简单机械的角度来看,盘山公路相当于______,方向盘相当于______(以上两空选填“杠杆”、“轮轴”、“斜面”或“滑轮”)。
13.(2021·江苏常州市·九年级期末)如图甲、乙所示,分别用F1、F2匀速提升重力均为G的物体,不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦,图甲中的滑轮可以看做______(省力/等臂/费力)杠杆,图乙中的滑轮可以看做______(省力/等臂/费力)杠杆,F1:F2=______。
14.(2021·全国八年级课时练习)如图(a)、(b)所示,分别用力F1、F2匀速提升重为10N的物体,图(a)中的滑轮作用是______,若不计摩擦、绳重和滑轮重力,力F1的大小为______N,力F2的大小为______N。
15.(2021·江苏省泰州市苏陈中学九年级期末)在水平桌面上放一个200N的重物,现用如图所示装置将物体匀速拉动,物体与桌面的摩擦力是48N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F为_______N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s,则物体移动速度为________。
16.(2020·江苏盐城市·九年级月考)在图中画出工人提起重物最省力的绕绳方法。
17.(2020·盐城市大丰区实验初级中学九年级月考)通过图示滑轮组提升重物,请画出最省力绕绳方法。
二、提升练习
1.(2021·全国八年级课时练习)如图所示,滑轮第一次受到F1的作用,第二次受到竖直向上F2的作用,物体的重力为G。在不计摩擦的情况下,将物体匀速向上提起时( )
A.F1<F2
B.F2=G
C.F1的力臂为OA
D.在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍
2.(2020·江苏南京市·九年级期末)下列情境描述中正确的是( )
A.甲图中钓鱼竿受到的阻力就是鱼的重力
B.乙图中手握哑怜向上运动时,前臂骨骼可以看成省力杠杆
C.丙图中手将衣服夹子捏开时,夹子可以看成省力杠杆
D.丁图中用动滑轮提升物体时,动滑轮的支点在滑轮的轴心
3.(2021·全国八年级课时练习)要用的力刚好提起的物体,若不计机械本身重力和摩擦,则下列简单机械可以采用的是( )
A.一个定滑轮
B.杠杆
C.一个动滑轮
D.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
4.(2020·马鞍山市成功学校九年级开学考试)如图所示是“一动一定”滑轮组,a、b为两个弹簧测力计,不计滑轮重,绳重及摩擦,当匀速提升G=600N的重物时,a、b两弹簧测力计的示数分别为( )
A.600N 200N B.600N 300N C.400N 300N D.400N 200N
5.(2020·北京清华附中八年级期末)如图所示,不计绳子的质量和一切摩擦作用,整个系统处于静止平衡状态。重物G1 =100N,每一个滑轮重力均为20N,则下列说法正确的是()
A.b处绳子的拉力为50N
B.G2=280N
C.e处绳子的拉力为140N
D.G2=200N
6.(2020·河南九年级其他模拟)A、B两种物质的质量与体积的关系如图所示,分别由A、B两种物质制成体积相等的甲、乙两个实心物体,已知甲物体挂在滑轮组下,在虚线框中悬挂一定数量的乙物体后装置处于静止状态。(不计摩擦和滑轮的自重)以下判断正确是()
A.A物质的密度是2×103kg/m3 B.B物质的密度是2×103kg/m3
C.物体甲所受的重力是物体乙的2倍 D.图中的虚线框内悬挂的是2个乙物体
7.(2021·江苏淮安市·九年级期末)安装在旗杆的顶端,用于升旗的滑轮作用是______;装在起重机的吊钩上,与重物一起运动的滑轮作用是______。
8.(2021·全国八年级课时练习)如图所示,A、B同学分别用滑轮将重力为240牛的物体匀速升高,A同学用的是______(选填“定”或“动”)滑轮;B同学所用滑轮的好处是:______,若不计滑轮的重和摩擦,则B同学用力的大小为______牛。
9.(2021·全国八年级课时练习)(1)使用如图所示的滑轮组提起重物G,在图中画出最省力的绕线方法______;
(2)若假定重物被提高1米,则拉力使绳端移动______米。
10.(2021·全国八年级课时练习)用滑轮组提升重600N的重物,要想使拉力F=200N,则到少要用______个滑轮组成,其中定滑轮有______个,当物体被提高2m时,则拉绳子移动的距离是______m。
11.(2021·江苏泰州市·九年级期末)如图是我国古代护城河上安装使用的吊桥简图,图中。通过定滑轮改变__________,由图可知杠杆BC的支点是__________点,它属于__________ (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。
12.(2021·重庆八中八年级期末)大量实验表明:粗糙程度一定时,滑动摩擦力f与表面所受的压力成正比。如图所示的装置,现用一水平向右的力F=60N作用在物体A上,使A向右匀速滑动,此时弹簧测力计的示数为45N。已知A、B和地面的表面粗糙程度都相同,不计绳、弹簧测力计、滑轮的重力和滑轮与轴之间的摩擦。则B的下表面受到的摩擦力为_____N,A和B两物体的重力之比为____。
13.(2020·江西九江市·八年级期末)如图所示,小超同学用滑轮组匀速提升重200N的物体,若每个滑轮均重10N,绳重和摩擦忽略不计,则他对绳子的拉力是_____N。如果小超同学体重500N,拉动过程中绳始终未断裂,他用此滑轮组能提升的最大物重为_____N。
14.(2020·江苏泰州市·九年级月考)如图所示的装置:两位同学用较大的力各持一根较光滑的木棍,在相距1m处面对面站立。另外一位同学取一根绳子,将绳子的一端系在其中一根木棍上,再按图所示依次绕过两个木棍,然后缓慢拉动绳子的另一端,用较小的力可以使两根木棍靠拢,两根木棍和绳子组成的机械相当于______,该过程说明了______。
15.(2020·全国八年级单元测试)小红利用弹簧测力计、钩码来研究动滑轮的作用,每次都匀速提物体,做实验情况如图所示,请观察、比较图中的操作、现象和数据,归纳得出初步结论.
(1)由(a)(b)两图_____________.
(2)由(c)(b)两图_____________.
16.(2020·陕西师大附中九年级其他模拟)(1)如图所示,一条光线沿竖直方向射向平面镜,与镜面的夹角为45°,画出其反射光线并画出经过透镜后的折射光线。(______)
(2)请在图中画出最省力且又能改变动力方向的绳子绕法。(______)
17.(2020·全国九年级课时练习)用如图所示的滑轮组提升重物,摩擦不计,当物重G=1800N、拉力F为500N时,可使物体匀速上升。求:
(1)当拉绳的速度为多大时,可使重物以0.65m/s的速度匀速上升;
(2)当被提起的重物G=2400N时,拉力F为多大时可以使物体匀速上升。
18.(2020·湖南师大附中高新实验中学九年级开学考试)如图所示,AB是一杠杆,可绕支点O在竖直平面自转动,,,滑轮重为100N,当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平置平衡,边长为0.2m的正方体M对水平地面的压强为7500Pa;当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强为15000Pa。(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳所受拉力均沿竖直方向)
求:(1)正方体M第一次对地面的压力;
(2)正方体M的受到的重力;
(3)拉力F的大小。
参考答案:
典例一
【答案】
【详解】
由题意知,人要站在A处拉绳子,所以拉力方向向左,绳端应从定滑轮绕起,然后顺次绕过动滑轮、定滑轮,如图所示:
。
典例二
【答案】A
【详解】
A.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,可以省距离,故A符合题意;
B.盘山公路是斜面,斜面是一个省力机械,一定费距离,故B不符合题意;
C.起瓶器是一个省力杠杆,一定费距离,故C不符合题意;
D.方向盘是一个轮轴,动力加在轮上,是一个省力机械,一定费距离,故D不符合题意。
故选A。
五、模拟训练
一、基础练习
1.【答案】B
【详解】
A.选项中的滑轮组,左图n=2、右图n=3,使用该滑轮组可以省力,故A不符合题意;
B.自拍杆在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B符合题意;
C.起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.手拉行李车时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不符合题意。
故选B。
2.【答案】B
【详解】
如果实验结束后发现与结论不符,应该小组内讨论分析原因,改进实验条件重新实验,查阅资料,了解结论的适用条件,不能直接根据实验数据推知课本结论是错误的,这不符合科学探究的精神,故B项符合题意。
故选B。
3.【答案】C
【详解】
定滑轮的实质是一个等臂杠杆,不能省力但可以随意改变拉力方向,所以三种方法所用的拉力F1=F2=F3,故C项正确。
故选C。
4.【答案】C
【详解】
A.左边滑轮不随货物升降为定滑轮,定滑轮不省力,故A不符合题意;
B.右边滑轮随货物升降是动滑轮,动滑轮可以省力但费距离,故B不符合题意;
CD.绳重及摩擦忽略不计,则使用定滑轮时没有做额外功(即有用功等于总功),而使用动滑轮时要克服滑轮的重力做额外功,所以定滑轮的机械效率高,即左图机械效率高,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
5.【答案】D
【详解】
①镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;
②天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆;
③定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆;
④开瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
6.【答案】B
【详解】
图中绳子股数n=2,不计绳重及摩擦,所以拉力为
故ACD错误,B正确。
故选B。
7.【答案】D
【详解】
假设物块与地面的摩擦力为f,甲滑轮为定滑轮,F1处于绳端,则
F1=f
乙滑轮为动滑轮,F2处于绳端,所以
F2=f
丙滑轮为定滑轮,但F3处于滑轮底端,所以
F3=2f
故F3>F1>F2,故ABC错误,不符合题意;D正确,符合题意。
故选D。
8.【答案】D
【详解】
A.不计机械重和摩擦,由图知
F1×4m=G×2m
所以
F1=
B.滑轮组由三段绳子承担,所以
F2=
C.由图可知,是定滑轮,物体挂在自由端,所以
F3=G
D.根据杠杆的平衡条件得到
F4×(l+3l)=G×l
所以
F4=
综合以上分析得D最省力。
故选D。
9.【答案】定 2
【详解】
[1][2]定滑轮位置固定只能改变力的方向不能省力,所以旗杆顶上的是位置固定的是定滑轮,五星红旗重2N,因为不考虑摩擦,所以当五星红旗匀速上升时,拉力等于重力,所以旗手对绳的拉力的大小为2N。
10.【答案】斜面省力
【详解】
[1][2]盘山公路相当于简单机械中的斜面,利用盘山公路可以省力,但是费距离,任何简单机械都不能省功。
11.【答案】动滑轮改变拉力F的方向
【详解】
[1]由图可知,A滑轮可以随物体一起运动是一个动滑轮。
[2]B滑轮固定在那个位置,只能绕轴转动,一个定滑轮,定滑轮的优点是可以改变力的方向。
12.【答案】斜面轮轴
【详解】
[1]盘山公路相当于斜面,斜面是一种简单机械,盘山公路是斜面的具体应用实例;盘山公路通过曲折蜿蜒的形式上山,路面更平缓,从而使汽车上山时通过费距离达到省力的目的。
[2]汽车方向盘由一个大轮和一个轴组成,轮和轴固定在一起,这种简单机械叫做轮轴。
13.【答案】省力等臂 1∶2
【详解】
[1]图甲中的滑轮是动滑轮,省力但费距离,可以看做是省力杠杆。
[2]图乙中的滑轮是定滑轮,不能省力也不省距离,只能改变力的方向,可以看做等臂杠杆。
[3]不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦时
则
F1:F2=1:2
14.【答案】改变力的方向 10 5
【详解】
[1]图(a)是定滑轮,本质是等臂杠杆,可以改变力的方向;图(b)是动滑轮,本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆,可以省力。
[2]不计摩擦、绳重和滑轮重力,使用定滑轮不省力也不费力,则
F1=G=10N
[3]使用动滑轮省一半的力,即
15.【答案】16
【详解】
[1]由图知道,n=3,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力
[2]因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍,时间相同,所以,由知道,拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍,即物体移动速度
16.【答案】
【详解】
人用力往上提绳使重物升起,说明最后绕过的是动滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端系在动滑轮上,如下图所示:
。
17.【答案】
【详解】
如果从动滑轮的挂钩处开始绕绳子,将有一个动滑轮无法绕绳子,所以从定滑轮的挂钩处开始依次绕绳子是最省力的,如下图所示:
二、提升练习
1.【答案】D
【详解】
A.由图可知,在提升动滑轮的过程中,由力臂的定义可知,F1的力臂要小于F2的力臂,根据杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越小,动力越大,即
故A不符合题意;
B.在不计摩擦的情况下,用F2提升物体时,动力臂是阻力的2倍,则
故B不符合题意;
C.由图可知,连接OA的直线与F1的力的作用线不垂直,根据力臂定义可知,OA不是F1的力臂,故C不符合题意;
D.根据动滑轮的特点可知,绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍,故D符合题意。
故选D。
2.【答案】C
【详解】
A. 甲图中钓鱼竿受到的阻力是鱼线向下的拉力,故A错误;
B. 观察乙图可知,以肘关节为支点,阻力臂大于动力臂,为费力杠杆,故B错误;
C. 丙图中,以夹子前端为支点,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故C正确;
D. 丁图中动滑轮的支点为左侧固定绳子与动滑轮接触点,故D错误。
故选C。
3.【答案】B
【详解】
A.定滑轮不能省力,只能改变力的方向,故A不符合题意;
B.根据杠杆的平衡条件得
所以时可以满足条件,故B符合题意;
C.如果不计机械自身重力和摩擦,动滑轮可以省一半力,此时的拉力应为,故C不符合题意;
D.使用滑轮组时通过承担物重绳子的段数至少为2段,如果不计机械自身重力和摩擦,最大为物重的二分之一,即拉力最大为,不可能达到,故D不符合题意。
故选B。
4.【答案】D
【详解】
由图示知,滑轮组承重绳子的根数为3,不计滑轮重、绳重及摩擦时,弹簧测力计b的示数
匀速提升重物时,由平衡条件知道,a弹簧测力计向上的拉力等于两股绳子向下的拉力和,即 a弹簧测力计的示数
Fa=2Fb=2×200N=400N
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.【答案】C
【详解】
A.由图知,a、b、c、d在同一根绳上,拉力相同;e、f在同一根绳上,拉力相同;G1由两根绳子承担
则b处绳子的拉力为
故A错误;
C.e处绳子的拉力为
故C正确;
BD.G2由两根绳子加上f承担,则
则
故B、D错误。
故选C。
6.【答案】AD
【详解】
AB.由图可知,当m=20g时,VA=10cm3,VB=40cm3,则
故A正确,B错误;
C.两种物质的密度之比是
因为甲、乙两实心物体的体积相同,所以由可得,甲乙的重力之比
即物体甲所受的重力是物体乙的4倍,故C错误;
D.由图可知,使用的滑轮组中n=2,不计摩擦和滑轮的自重,要使它们处于静止状态,设方框中挂N个乙物体,则有
所以
即图的虚线框内悬挂的是2个乙物体,故D正确。
故选AD。
7.【答案】改变力的方向省力
【详解】
安装在旗杆顶端的滑轮是定滑轮,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向。
[2]装在起重机的吊钩上,与重物一起运动的滑轮是动滑轮,使用动滑轮可以省力。
8.【答案】定省力 120
【详解】
[1]由图可知,A同学用的滑轮的轴固定不动,为定滑轮,定滑轮的特点是不能省力,但可以改变力的方向。
[2]B同学所用滑轮的轴随物体一起移动,为动滑轮,使用动滑轮的好处是省力。
[3]不计滑轮的重和摩擦,使用动滑轮能省一半的力,所以B同学用的拉力
9.【答案】 3
【详解】
(1)[1]滑轮组由几段绳子承担物重,提起绳子用的力就是物重的几分之一。承担物重的绳子段数越多越省力,如图所示:
(2)[2]由图知,此滑轮组由3段绳子承担物重,绳端移动距离是物体上升高度的3倍,即
10.【答案】2 1 6
【详解】
[1][2]用滑轮组提升重600N的重物,要想使拉力F=200N,在不计滑轮重和摩擦时
说明由三段绳子承担物重,则
因此,至少要用到两个滑轮,其中一个定滑轮,一个动滑轮。
[3]当物体被提高2m时,则拉绳子移动的距离
11.【答案】施力的方向C省力
【详解】
[1]图中使用了定滑轮A,不能省力,但可以改变力的方向。
[2]由图可知吊桥绕着C点转动,所以护城河上安装的吊桥杠杆的支点在C点。
[3]如下图,在匀速拉起吊桥时,由于它的动力臂L1大于阻力臂L2,所以属于一个省力杠杆。
。
12.【答案】30 1:1
【详解】
[1]向右拉动A物体,让其匀速滑动时,A在水平方向受到向右的拉力F和绳子向左的拉力F1和B对A的向左的摩擦力f,此时绕过定滑轮的绳子上的弹簧测力计的示数为45N,据定滑轮的特点知
F1=45N
则
f=F-F1=60N-45N=15N
由定滑轮的特点知,A物体向右匀速滑动时,B物体向左匀速滑动,B在水平方向受到绳子向左的拉力F1'、A对B向右的摩擦力f'和地面对B向右的摩擦力f1,据相互作用力的特点知
F1'=F1=45N,f'=f=15N
那么
f1=F1'-f'=45N-15N=30N
即B的下表面受到的摩擦力为30N。
[2]由题意:粗糙程度一定,滑动摩擦力与表面所受的压力成正比,而A、B和地面的表面粗糙程度都相同,所以
即
解得
GA:GB=1:1
13.【答案】105 990
【详解】
[1]承担物重的绳子段数为n=2,他对绳子的拉力
[2]小超同学能对绳子施加的最大拉力等于他的体重500N,所以最大物重为
14.【答案】滑轮组使用滑轮组可以省力
【详解】
[1][2]由题意可知,一根木棍相当于定滑轮,另一根相当于动滑轮,那么两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组;用较小的力可以使两根木棍靠拢,说明了使用滑轮组可以省力。
15.【答案】使用动滑轮匀速(竖直)提物体,省力但是不能改变用力的方向.使用同一动滑轮匀速(竖直)提不同物体,物体越轻,拉力越小.
【详解】
(1)[1]由图可知,比较(a)、(b)两图提起物体一样重,(b)中弹簧测力计示数小于(a)中弹簧测力计示数,所以:使用动滑轮可以省力,
动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆,所以不能改变用力方向;
(2)[2]比较图(b)与(c)可得:使用动滑轮匀速提升不重物时,物体重力越轻,所用的拉力越小,越省力.
16.【答案】
【详解】
(1)[1]一条光线沿竖直方向射向平面镜,与镜面的夹角为45°,那么该入射光线的入射角是45°,根据光的反射规律可知,反射角是45°,反射光线与入射光线互相垂直,反射光线如下图所示;入射光线是沿竖直方向的,凸透镜的主光轴垂直于入射光线,可知反射光线与凸透镜的主光轴互相平行,根据凸透镜的三条特殊光线作法,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,折射光线如下图所示。
(2)[2]能改变动力方向,即力的方向可以是向下的,最省力则要求托着动滑轮的绳子条数最多,从图中可以看到,可以是三条绳子托着动滑轮,绳子从动滑轮的上端出发,绕过定滑轮,再绕过动滑轮,最后绕过右边的定滑轮,如下图所示。
17.【答案】(1) 2.6m/s;(2) 650N
【详解】
(1)由图可知n=4,则拉绳的速度
v=4v物=4×0.65m/s=2.6m/s
(2)绳重和摩擦不计,拉力
则动滑轮重力
当被提起的重物G=2400N时,拉力
答:(1)当拉绳的速度为2.6m/s,可使重物以0.65m/s的速度匀速上升;
(2)当被提起的重物G=2400N时,拉力F为650N时可以使物体匀速上升。
18.【答案】(1)300N;(2)800N;(3)200N
【详解】
(1)正方体与地面的接触面积
由可得正方体M对地面的压力
(2)(3)当F作用在B点时,杠杆、动滑轮、正方体M受力如图甲所示
由杠杆平衡条件可得
因为
所以
由平衡条件得
则
由于
即
则
①
当F作用D点时,杠杆、动滑轮、正方体M受力如图乙所示
由杠杆平衡条件可得
因为
,
所以
由平衡条件得
则
由可得,则
由于
则
即
②
联立①②两式解得:G=800N,F=200N。
答:(1)正方体M第一次对地面的压力是300N;
(2)正方体M的受到的重力是800N;
(3)拉力F的大小是200N。