北师大版八年级下 9.2 滑轮 同步练习
一、单选题
1.关于定滑轮和动滑轮,以下说法不正确的是( )
A.定滑轮实质是个等臂杠杆
B.使用定滑轮不省力但能改变动力方向
C.动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
D.使用动滑轮能省一半力,还能改变动力的方向
2.用下列方法匀速提升同一重物,若不计绳子、滑轮的重力及摩擦,其中最省力的是( )
A. B. C. D.
3.如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态。当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时,能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动,若只用水平向左的力F2拉物体B时,能使物体A以0.3m/s速度匀速上升,不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦,下列判断正确的是( )
A.物体B受到的摩擦力为6N B.拉力F2大小为10N
C.拉力F2的功率为1.8W D.拉力F1的功率为3.6W
4.如图所示,小明先后用F1、F2、F3的力匀速拉起重物,若摩擦不计,则( )
A.F1大于F2 B.F1大于F3 C.F1等于F2 D.F2小于F3
5.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A. B. C. D.
6.如图为工人搬运重物时采用的四种方案(其中重物底部的圆表示并排放置的圆钢管的截面),其中最省力的方案是( )
A. B. C. D.
7.工人用如图所示的滑轮组提升重为600N的物体,使物体以0.5m/s的速度匀速、竖直上升。不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦,下列说法中正确的是( )
A.人对绳子的拉力为300N,拉力做功的功率为150W
B.人对绳子的拉力为300N,拉力做功的功率为300W
C.人对绳子的拉力为600N,拉力做功的功率为300W
D.人对绳子的拉力为600N,拉力做功的功率为600W
8.用完全相同的滑轮组成的滑轮组匀速竖直向上提物体M,如图所示。如果自由端的拉力F=30N,物体M的速度v=0.1m/s,每个滑轮重10N,忽略绳重和轴摩擦。下列说法中正确的是( )
A.物体M受到的合力不为零 B.物体M的重力为80N
C.自由端移动的速度为0.2m/s D.天花板受到的拉力为90N
9.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
10.如图所示,三个滑轮下悬挂重物的质量相等,若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,则F1、F2、F3的关系为( )
A.F1>F3>F2 B.F1=F2=F3
C.F3>F1>F2 D.F2>F3>F1
二、填空题
11.按照如图的方法进行实验,并把你的结果和结论填在横线上。
(1)由实验可知F1、F2和F3的大小关系为:___________;
(2)你能得出的实验结论为:___________。
(3)小明发现简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙等。将图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个___________(选填“杠杆”、“滑轮”、“轮轴”),属于___________(选填“省力”“费力”)机械。
12.如图所示,重为800N的物体在100N水平拉力的作用下,向左匀速移动了2m,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中拉力F所做的功是 ___________J,物体与地面间的摩擦力是 ___________N。
13.在使用滑轮时,______的滑轮叫动滑轮。动滑轮实质上是动力臂是阻力臂______的杠杆,所以使用它可以省______力,但不能改变______。
14.如图所示,建筑工人用滑轮提升重为200牛的重物,不计滑轮的重和摩擦,若工人在5秒内将绳子匀速向下拉6米,手拉绳子的力为_____牛,物体上升的高度为____米。
15.如图所示的装置,重50N的重物,以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,作用在绳子自由端的拉力F=4N,物体A受到的滑动摩擦力是______N。(不计绳子和滑轮的重力以及滑轮轴承和滑轮与绳子之间的摩擦力)
三、综合题
16.如图所示,某同学用两个滑轮组成的滑轮组,在同一种绕绳的方式下匀速提升不同质量的重物,得到了多组竖直作用在绳子自由端的拉力F与重物所受重力G的大小关系,并绘制出如图所示的乙图象(不计绳重与摩擦)求:
(1)试根据图象计算动滑轮所受重力G动;
(2)在图甲中画出该同学的绕绳方法;
(3)用该滑轮组提起重为80N的重物时,滑轮组的机械效率是多大?(结果精确到0.1%)
17.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、绳重及摩擦不计,g取10 N/kg).
(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________(选填“大”或“小”).
(2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图,定滑轮a的作用是_________________,若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104N,则能吊起货物的质量不能超过多少千克_________
(3)若将重为1.5×104N的货物由地面沿竖直方向匀速提升10 m,再沿水平方向移动20 m,则此过程中钢丝绳做功为多少焦____________
(4)若该起升电动机的效率为90%,将重为1.2×104N的货物匀速提升到30 m的高度,用时50 s,则该起升电动机的实际功率是多少W___________
18.如图:AB为一根均匀轻质杆,杆的中点O点悬挂在天花板上,在杆的A端悬挂有一端开口、粗细均匀、重2N的薄壁玻璃管,管长L=40cm,管底面积S=20cm2,管中装满水后倒扣在装有水深h=10cm的水槽中,玻璃管管口刚好被水面淹没,在杠杆的B端通过滑轮组用轻质细绳相连,动滑轮下端挂有一个钩码,在滑动组的另一端细绳上挂有一体积为103cm3的实心均匀圆球,当圆球体积的一半浸没在水中时,杠杆恰好在水平位置平衡.已知大气压强P0=105Pa,动滑轮重1N,细绳的重量和细绳与滑轮间的摩擦忽略不计,g=10N/kg.
求:
(1)钩码重多少牛顿?
(2)圆球的密度是多少kg/m3
(3)假如大气压强逐渐减小到零的过程中,杠杆还能平衡吗?若不平衡,怎样倾斜,请分析说明.
19.阅读短文,回答下列问题:
汽车安全带
汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置.
如图甲所示,安全带结构一般由软带、卷带装置等部分组成.汽车正常行驶时,卷带装置中的卷收器借助如图乙所示的弹簧,使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛.当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时,安全带能在人尚未移动时拉紧软带,将乘员紧紧地绑在座椅上,待冲击力峰值过去时,适当放松安全带,避免因拉力过大造成二次伤害,同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴,使软带固定在某一个位置上,有效保护乘员的安全.
(1)当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时,系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤害.这时人和车具有的________ 能也急剧变化.
(2)将安全带拉伸,卷收器弹簧的弹性势能将_________(选真“变大、变小、不变”).
(3)下列说法中正确的是_____
A. 汽车突然拐弯时,安全带能自由伸缩 B. 汽车突然启动时,安全带能对人起到保护作用
C. 为了安全,安全带要尽可能系得松一些 D. 用手快速拉安全带,安全带不能被拉动
(4)发生碰撞时,安全带对人的拉力随时间变化的图象大概是图中的_____
A. B. C. D.
(5)试在下图方框中画出卷收器收软带时的杠杆模型工作原理简图______.
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
AB.定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向,故AB正确,AB不符合题意;
CD.动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,在不计滑轮重及摩擦时,使用动滑轮能省一半力,但不能改变力的方向,故C正确,C不符合题意;D错误,D符合题意。
故选D。
2.D
【解析】
【分析】
【详解】
A定滑轮,故不省力,故拉力等于物重;B一个动滑轮,省一半的力,故拉力为物质的一半;C是滑轮组,两端绳子分担动滑轮和物重,故拉力为物重的一半,而D是3端绳子分担动滑轮和物重,故拉力为物重的三分之一,故D最省力,故D符合题意。
故选D。
3.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,n=3,当B水平匀速向右运动时,B所受的摩擦力等于A的重力与F1之和的3倍,即
f=3(F1+GA)=3×(2N+1N)=9N
故A错误;
B.水平向左拉物体B时,由平衡条件得
F2=3GA+f=3×1N+9N=12N
故B错误;
C.水平向左拉物体时,B的移动速度为
vB===0.1m/s
拉力F2功率为
P2=F2×vB=12N×0.1m/s=12W
故C错误;
D.用力F1竖直向下拉物体A时,拉力F1的功率
P1=F1v=2N×3×0.6m/s=3.6W
故D正确。
故选D。
4.C
【解析】
【详解】
使用定滑轮时,若摩擦不计,绳子自由端的拉力等于物重。即
F1=F2=F3=G
定滑轮只起到了改变拉力方向的作用,而对力的大小并未造成影响。
故选C。
5.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.不计机械自重和摩擦,有Fs=Gh。即
F1×4m=G×2m
得到F1G;
B.由题图可知为滑轮组,与动滑轮相连的绳子段数是3,即n=3,F2G;
C.题图是一个倒着用的动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,所以F3=2G;
D.由题图可知,动力臂为
1m+3m=4m
阻力臂为1m,动力臂和阻力臂之比为4∶1,所以动力和阻力之比为1∶4,所以F4G。
故选D。
6.C
【解析】
【分析】
【详解】
图A中,工人的拉力FA至少等于地面对物体的滑动摩擦力;而图D中,在压力不变的情况下,将滑动摩擦变为滚动摩擦,则此时物体受到的摩擦比图A中的小,那么最小拉力
FDB图中除了将物体所受的滑动摩擦变成滚动摩擦,还通过定滑轮来拉动物体,定滑轮不能省力,只能改变力的方向,所以
FB=FD
图C中,物体所受的摩擦也是滚动摩擦,通过动滑轮来拉动物体,而动滑轮能省一半的力,所以
FC即最省力的是C方案,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.B
【解析】
【详解】
由图可知,滑轮组中有一个动滑轮,有两股绳与动滑轮接触,不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦,根据力的平衡可知
拉力绳端的速度为
则拉力做功的功率为
故选B。
8.C
【解析】
【详解】
A.因为物体做匀速运动,根据牛顿第一定律可知,物体M受到的合力为零,故A错误;
B.忽略绳重和轴摩擦,根据
即
解得
故B错误;
C.由图可知
自由端移动的速度为
故C正确;
D.天花板受到的拉力为
故D错误。
故选C。
9.D
【解析】
【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。
10.A
【解析】
【分析】
【详解】
滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,三个滑轮下悬挂的重物的质量相等,由G=mg可知重物的重力相等,所以左边的滑轮为定滑轮,则
F1=G
中间滑轮组的动滑轮绕3段绳,拉力
F2=G
右边滑轮组的动滑轮绕2段绳,拉力
F3=G
所以
F1>F3>F2
故选A。
11. F1=F2=F3 定滑轮不能省力但能改变施力的方向 省力 轮轴
【解析】
【分析】
【详解】
(1)(2)[1][2]由图可知,此装置为定滑轮有F1=F2=F3,说明定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小。
(3)[3][4]钥匙在使用时绕中心轴转动,所以属于轮轴,轮轴是杠杆的一种变形;其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂,因为动力臂大于阻力臂,所以轮轴是一种省力杠杆。
12. 600 180
【解析】
【详解】
[1] 由图知,n=3,拉力端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
拉力所做的总功
W总=Fs=100N×6m=600J
[2]由 可得拉力做的有用功
W有用=η×W总=60%×600J=360J
由W有用=fs物可得物体与地面间的滑动摩擦力
13. 轴随物体一起移动 2倍 一半 力的方向
【解析】
【详解】
[1]根据滑轮工作时的特点,动滑轮是指工作时,轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮。
[2][3][4]如图所示,当F竖直向上拉时,动滑轮与物体一起向上运动,故不能改变力的方向。动滑轮可以看作以B点为支点的杠杆,阻力的力臂为圆的半径OB,动力臂的力臂为圆的直径BA,根据杠杆平衡条件可得
而,则
故动滑轮实质上是动力臂是阻力臂2倍的杠杆,所以使用它可以省一增力。
14. 200 6
【解析】
【详解】
[1]图中所示的滑轮是定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,物体的重力是200N,则手拉绳子的力也为200N。
[2]使用定滑轮不省距离但也不费距离,绳子向下拉6m,则物体上升的高度也是6m。
15.12
【解析】
【分析】
【详解】
由滑轮组结构看出,动滑轮的股数为3股,则作用在物体A上的水平拉力
FA=3F=3×4N=12N
因为物体匀速运动,所以物体A受到的滑动摩擦力
f=FA=12N
16.(1)10N;(2) ;(3)88.9%.
【解析】
【详解】
(1).由受力分析可知,F=(G+G动),
根据图象上两个特殊点代入,20= (30+G动)…①
40= (70+G动)…②
解①②组成的方程组可得:G动=10N,n=2;
(2).由n=2可知有两段绳子吊着动滑轮,故绕绳方法如图所示;
(3).由题意得,此时的拉力F=(G+G动)=(80N+10N)=45N,
此时滑轮组的机械效率η== ===88.9%
17. 大 改变方向 6000kg 1.5×105 J 8000W
【解析】
【详解】
(1)由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2(动力×动力臂=阻力×阻力臂)可得:,由此可知当动力臂和阻力不变时,阻力与动力臂越成正比;动力臂越小,阻力越小.故为保持平衡,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大;
(2)定滑轮a的作用是可以改变力的方向,若钢丝绳能承受最大拉力为3×104N,在不计动滑轮重、绳重及摩擦情况下,G=2F=6×104N,
所以根据G=mg有:
(3)此过程中,提升物体时,克服重力做功,物体在水平方向上没有做功.
重力做功为:W=Fs=Gh=1.5×104N×10m=1.5×105J;
(4)根据公式
有:
18. 19N 1.5×103kg/m3 ① 当时,,杠杆仍平衡.② 当时,,杠杆失去平衡,B端下降.
【解析】
【详解】
(1)根据题意知道,玻璃管处于平衡状态,所以受到平衡力的作用,即向下的大气压力、玻璃管的重力与杠杆向上的拉力、大气压通过管内水柱对其向上的压力相互平衡;所以,P0 S+G玻-(P0 S-ρ水gLS)=FA,
即:105 Pa×2×10-3 m2-2N-(105 Pa×2×10-3 m2 -103 kg/m3 ×10N/kg×0.4m×2×10-3 m2 )=FA,所以解得:FA =10N,
又因为杠杆处于平衡状态,所以FA OA=FB OB,又OA=OB,所以FB =FA =10N,
根据动滑轮的特点知道:FB=(G动+G钩)/n,故钩码的重力是:G钩=2FB -G动=2×10N-1N=19N;
(2)由圆球处于平衡状态得:G球=F浮+F绳,由于是同一根绳子,所以F绳=FB =10N,
即:ρ球gV球=ρ水g/V球/2+FB;
代入数据得:ρ球×10N/kg×10-3 m3 =103 kg/m3 ×10N/kg×0.5×10-3 m3 +10N,
故圆球的密度是:ρ球 =1.5×103 kg/m3;
(3)当玻璃管处于平衡状态时:P0 S+G玻-(P0 S-ρ水 gLS)=FA,整理得:G玻+ρ水gLS=FA,其中的ρ水gLS是由于大气压造成的,所以,当P0≥ρ水gL时,FA =G玻+ρ水gLS=10N,杠杆仍平衡;当P0<ρ水gL时,FA =G玻+P0 S<10N,杠杆失去平衡,B端下降.
点睛:本题考查了浮力的计算、杠杆的平衡条件、动滑轮的省力情况、大气压强、压力的计算等多个知识点,过程复杂,要求学生要有较强的逻辑思维能力,解决此题的关键是能够根据物体处于平衡状态,得到力的方程.
19. 动 变大 D B
【解析】
【详解】
(1)当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时,系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤害.这时人和车具有的动能也急剧变化;(2)将安全带拉伸,卷收器弹簧的弹性形变的程度变大,故弹性势能变大;(3)下列说法正确的是:A. 为了起到安全作用,汽车突然拐弯时,安全带不能自由伸缩,A错误;B. 汽车突然刹车时,安全带能对人起到保护作用,B错误;C. 为了安全,安全带要尽可能系得紧一些,C错误;D. 用手快速拉安全带,安全带会被锁住不能被拉动,D正确.所以正确的选项为D;(4)发生碰撞前安全带对人的拉力较小,发生碰撞时,汽车突然停止运动,由于惯性人会向前运动,安全带的拉力增大,当汽车停止运动后,安全带对人的拉力又会减小,所以符合要求的图象是B;(5)如图所示,轴中心相当于支点,弹簧的外边缘相当于动力,即如图就是动力臂;支点到比较细的轴的边缘的距离是阻力臂,即动力臂大于阻力臂,所以是一个省力杠杆.
【点睛】
(1)一切运动的物体都有动能,且动能的大小与物体的质量和速度有关;(2)弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关;(3)汽车刹车时,如果没有安全带的保护,驾驶员会因为自身惯性向前运动而发生事故,所以要让安全带起到保护人体的作用,防止惯性带来的伤害;(4)根据发生碰撞时,力的变化做出选择;(5)该装置在收软带时,相当于一个省力杠杆,故画出动力臂和阻力臂来即可.
答案第1页,共2页
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