苏科版九年级上册 11.2 滑轮 同步练习
一、单选题
1.小明用如图所示的滑轮组,将重为6N的物体匀速提升到一定高度,在此过程中,手拉力的大小实际应该是( )
A.小于3N B.等于2N C.大于2N D.大于3N
2.利用如图的滑轮组匀速提升400 N的重物,动滑轮重为20 N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为( )
A.140 N B.200 N C.210 N D.220 N
3.利用如图所示的动滑轮(重0.5N)提升钩码时,不能证明使用动滑轮能省力的操作是( )
A.竖直匀速提升0.5N的钩码 B.竖直匀速提升1.0N的钩码
C.竖直匀速提升1.5N的钩码 D.竖直匀速提升2.0N的钩码
4.关于定滑轮和动滑轮,以下说法不正确的是( )
A.使用定滑轮不省力但能改变动力方向
B.使用动滑轮最多能省一半力,还能改变动力的方向
C.定滑轮实质是个等臂杠杆
D.动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
5.如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械,借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处,某人借助该装置提升重物G(不计摩擦和装置的自重),下列说法错误的是( )
A.图中A可简化为定滑轮 B.图中B可简化为动滑轮
C.人将绳子向下拉1米时,重物G也上升1米 D.利用该装置不仅可以省力,也能改变力的方向
6.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物,物体重400N,不考虑滑轮重、绳重和摩擦,这样做( )
A.既省力,也改变施力的方向 B.不省力,改变施力的方向
C.省力,所用力为100N D.省力,所用力为200N
7.关于滑轮、滑轮组,下列说法中正确的是( )
A.定滑轮可以省力
B.定滑轮是等臂杠杆
C.只使用动滑轮就会改变力的方向
D.使用滑轮组既可以省力,又可以省距离
8.如图,重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦),拉力F1、F2、F3的的大小关系是( )
A.F3<F1<F2 B.F2=F3<F1
C.F2<F3=F1 D.F2<F1<F3
9.在你学过的简单机械里,通常情况下省费力情况可以根据使用需要而选择的机械是( )
A.杠杆 B.定滑轮 C.动滑轮 D.滑轮组
10.如图所示,甲、乙两种方式匀速提升重为80N的物体,已知滑轮重10N,绳重和摩擦不计。则手的拉力F甲、F乙及机械效率η甲、η乙的关系正确的是( )
A.F甲=F乙、η甲<η乙 B.F甲<F乙、η甲>η乙
C.F甲>F乙、η甲<η乙 D.F甲>F乙、η甲>η乙
11.如图所示,几位同学利用滑轮设计了下列四种匀速提升同一重物的方法。不计动滑轮重和摩擦,其中最省力的是( )
A. B. C. D.
12.下列工具在使用过程中,一定不能省力的是( )
A.撬棒 B.定滑轮 C.动滑轮 D.滑轮组
13.用如图所示的四种方式匀连提升同一物体(不计机械自重和摩擦),其中最费力的是( )
A. B.
C. D.
14.将一动滑轮改为定滑轮使用时,与使用该动滑轮比较,在相等的时间内把同一物体匀速提高到同一高度,一定( )
A.做的总功相同 B.改变了动力的方向
C.节省了力 D.提高了功率
15.某人用100N的力提起了400N的重物,那么他可能使用了( )
A.一个动滑轮 B.一个定滑轮
C.一支杠杆 D.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
二、填空题
16.简单机械的使用,给人们的生活带来很多便利。小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,A的树干相当于______(选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”下同)。图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子是______,若晾衣架的总重为100N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力F=______N。丙图的螺丝刀也是一种简单机械,叫轮轴,手柄______(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
17.两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_________。
18.(1)如图是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把点_________看作支点,此时夹子可近似看作_________杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);
(2)如图所示,手柄_________(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺纹_________(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉拧起来更省力;
(3)如图所示,旗杆的顶端安装着一个定滑轮,用来改变_________;小丽用缝衣剪刀剪布,她为了剪起来更省力应将布放在_________(选填“靠近”或“远离”)剪刀的转动轴。
19.某小区正在进行改造施工,工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m,若工人所用的拉力为400N,则该滑轮组的机械效率为 __________ 。使用该滑轮组既能 __________ 又能改变力的方向。使用滑轮组 __________ (选填“能”或“不能”)省功。
20.使用机械时,有时可以省力,有时可以省距离,但都不能省______;盘山公路做成弯弯曲曲的形状,而不是直接从山下直通山顶,这样的设计目的是为了______。
三、综合题
21.小明利用硬棒(质量可忽略不计)、细线、若干物体、刻度尺等器材来测量物体的重力、某种油的密度ρ油.
(1)如图甲所示,物体A重8 N,保持O1点位置不变,在C处挂上物体B,要计算出物体B的重力值,需要测量的量是___________;再挂上不同重力的物体,移动物体A的位置,每次都使硬棒在水平位置平衡,计算出待测物的重力值,分别在O1E上物体A所挂处标出相应的重力值所对应的刻度,就制成了一根能直接读出待测物体重力的杠杆,那么,该杠杆的刻度均匀吗?_____________.
(2)小明继续实验.首先,用细线系在硬棒的中点O2并把硬棒悬挂起来,硬棒在水平位置平衡;然后,将物体M挂在硬棒的右端点E、密度为ρ的金属块N挂在硬棒的左端点C,使硬棒在水平位置再次平衡;最后,当把金属块N浸没在待测密度的油中,把物体M从E点移动到D点时,硬棒第三次在水平位置平衡,如图乙所示.如果用L1表示O2、C两点间的距离,用L2表示O2、D两点间的距离,则ρ油= ___________ρ .(请用L1、L2、ρ表示)
22.阅读文章,回答问题:
轮轴
轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮,小轮叫轴。图1所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂,如图2所示。根据杠杆的平衡条件,可得,使用轮轴时,如果动力作用在轮上能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分之一、如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离。
请回答下列问题:
(1)轮轴的实质是变形的______,可根据______条件可知它省力或费力;
(2)若螺丝刀的轮半径是1.5cm,轴半径是0.3cm,则正常使用螺丝刀是______(选填“省力”或“费力”)的,且动力是阻力的______;
(3)请你再举出一个生活中轮轴的实例______。(选填“天平”、“筷子”或“门把手”)
23.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.
24.如图所示装置 ,绳重及摩擦不计,装卸工人将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力F为500N,货物在1min内匀速上升了5m。
(1)请在图上画出绳子的绕法;
(2)求滑轮组的机械效率;
(3)如果重物是600N,要把重物提升5m,求拉力做的功。
25.俯卧撑运动对发展力量素质,提高人体生理机能,发展平衡和支撑能力起着重要作用.可以改善中枢神经系统,有利于骨的坚实,关节的灵活,韧带的牢固,肌肉的粗壮及弹性,同时能加速血液循环,增大肺活量.如图所示,某同学做俯卧撑运动,可将他视为一个杠杆.
(1)此杠杆的支点为_______(选填 “O”、“ A”或 “B”)点.
(2)若该同学质量为50kg,那么他将身体撑起,每只手的支持力至少为________N;若他在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4m,则他的功率至少为________W.(g=10N/kg)
(3)做俯卧撑运动时,该同学消耗的化学能_________(选填“大于”、“等于”或“小于”)克服自身重所需的能量.
26.某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置,如图所示,取一块与自己等长的木板,一端固定,另一端用轻质细绳通过一个滑轮悬挂起来(摩擦不计),在绳子末端的托盘上放一些重物,使木板水平平衡。如果该同学身高160厘米、重力480牛,平躺到木板上后在托盘中再加上重为150牛的物体,木板再次水平平衡。
(1)该装置中滑轮的作用是______;
(2)在测人体重心之前,先“在绳子末端的托盘上放一些重物,使木板水平平衡”,这样做的目的是______;
(3)请通过计算说明该同学的重心位置。( )
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【详解】
由图可知,滑轮组承担物重的绳子段数n=2,因为动滑轮重、绳重和摩擦都考虑在内,所以实际拉力
故D符合题意。
故选D。
2.C
【详解】
由图可知,动滑轮与2股绳子接触,在匀速提升重物且不计绳重与摩擦时,拉力F为
则
故选C。
3.A
【详解】
使用如图所示动滑轮提升钩码时,若不计绳重及摩擦,绳端拉力为
F=(G+G动)
当钩码重力
G≤G动
时
F≥G
即当动滑轮重力大于或等于物体的重力时,不能证明使用动滑轮能省力;因为动滑轮重0.5N,所以提升钩码重力小于或等于0.5N时不能证明。
故选A。
4.B
【详解】
AC.定滑轮的实质是一个等臂杠杆,不省力但能改变动力的方向,故AC正确,不符合题意;
BD.动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆,使用动滑轮能省一半力,但不能改变动力的方向,故B错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选B。
5.C
【详解】
A.提升物体时,A的轴的位置固定不动属于定滑轮,故A正确,不符合题意;
B.图中B和物体一起移动,可看作是动滑轮,故B正确,不符合题意;
C.由图知,A、B组成滑轮组,n=5,则拉力端移动距离s=5h,人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=02m,故C错误,符合题意;
D.不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F=G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故D正确,不符合题意。
故选C。
6.D
【详解】
在不考虑动滑轮重、绳重、摩擦的情况下,动滑轮能省一半力,但不能改变力的方向。
故A、B、C不符合题意;D符合题意。
故选D。
7.B
【详解】
AB.定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,故A错误,B正确;
C.动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,定滑轮可以改变力的方向,但不能省力,只使用动滑轮不会改变力的方向,故C错误;
D.滑轮组既可以改变力的方向,也可以省力,机械可以省力或省距离,但不能既省力又省距离,机械不能省功,所以滑轮组不可以省距离,故D错误。
故选B。
8.B
【详解】
由题知,不计机械自重和摩擦。第一幅图中
L1=L2
为等臂杠杆,由杠杆平衡条件可得
F1=G
第二幅图是滑轮组,承担总重的绳子段数n=3,则
第三幅图是轮轴,此时的
即动力作用在轮上,此时的动力为
由此可知
F2=F3<F1
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
9.A
【详解】
A.因为杠杆有省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆,所以杠杆可省力也可费力,故A符合题意;
B.定滑轮的实质是等臂杠杆,也不省力也不费力,故B不符合题意;
C.动滑轮实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆,所以是省力机械,故C不符合题意;
D.滑轮组由动滑轮和定滑轮组成,是既省力又能改变力的方向的装置,所以是省力机械,故D不符合题意。
故选A。
10.D
【详解】
由图知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,绳重和摩擦不计,则拉力
乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,绳重和摩擦不计,则拉力
所以,手的拉力为F甲>F乙 。
两幅图中的有用功都是克服物体重力做的功,设提升高度相同,由可知有用功是相同的。绳重和摩擦不计,使用定滑轮时没有做额外功,而在使用动滑轮提升重物时,要克服动滑轮重力做额外功,则乙图中做的总功更多,由机械效率公式可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小,故η甲>η乙 。
故选D。
11.C
【详解】
A.由图中可知,动滑轮上有两股绳子承重,故绳子自由端的拉力F等于物重G的二分之一;
B.由图中可知,该滑轮为定滑轮,故此时绳子的拉力F等于物重G;
C.由图中可知,此时动滑轮上有三股绳子承重,故此时绳子自由端的拉力F等于物重G的三分之一;
D.由图中可知,此时动滑轮上有两股绳子承重,故此时绳子自由端的拉力F等于物重G的二分之一。
由以上分析可知,C中绳子拉力最小,即C中最省力。
故选C。
12.B
【详解】
A.撬棒在使用过程中动力臂大于阻力臂,可以省力,故A不符合题意;
B.定滑轮只能改变力的方向,不能改变力的大小,故B符合题意;
C.动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆,能省力,故C不符合题意;
D.使用滑轮组可以省力,也可以改变用力方向,故D不符合题意。
故选B。
13.A
【详解】
设物体重力为G,不计机械自重和摩擦,则没有额外功。选项A中为动滑轮,拉力F1=2G;选项B中为定滑轮,拉力F2=G;选项C中滑轮组有效绳子段数n=3,则拉力F3= ;选项D中有用功等于总功,斜面长为高的2倍,则
W有=W总
Gh=F4s
Gh=F4×2h
解得F4=。综上分析可知,F1最大、最费力。
故选A。
14.B
【详解】
A.使用动滑轮和定滑轮把一物体匀速提高到同一高度,有用功相同,由于使用定滑轮做的额外功少,总功等于有用功加上额外功,因此做的总功不相同,故A不符合题意;
B.使用定滑轮不能省力但是可以改变的力的方向,故B符合题意;
C.使用动滑轮可以省一半力,使用定滑轮不能省力,故C不符题意;
D.在相等的时间内把同一物体提高到相同的高度,做的有用功相同,时间相同,有用功的功率相同,将动滑轮改为定滑轮使用后,做的额外功少了,所以总功率应该更小,故D不符合题意。
故选B。
15.C
【详解】
用100N的力提起了400N的重物,相当于只用了四分之一的力,一个动滑轮在不计滑轮重力的情况下,最多省一半的力,定滑轮不省力,一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组在不计动滑轮重力的情况下,最少需要三分之一的力,一支杠杆在力臂合适的情况下,可以满足只使用四分之一的力,当动力臂为阻力臂的四倍时,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
16. 动滑轮 定滑轮 25 粗
【详解】
[1]图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,在拉动时,A的树干和绳子一起运动,起到省力的作用,相当于动滑轮。
[2]图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子,轴是固定的,起到改变力的方向的作用,是定滑轮。
[3]由图乙知有四段绳子提起晾衣杆,n=4,晾衣架的总重为100N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力
[4]丙图的螺丝刀,手柄相当于轮轴的轮,手柄越粗,轮半径越大,相当于动力臂越大,故螺丝刀用起来更省力。
17. 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。
18. B 等臂 粗 密 施力的方向 靠近
【详解】
(1)[1]用力摁住C点打开夹子时,则AC绕B转动,所以B是支点。
[2]由题意知
AB=BC
即动力臂等于阻力臂,所以此时夹子是等臂杠杆。
(2)[3]螺丝刀在使用时,相当于轮轴,即动力臂大于阻力臂的杠杆,那么手柄越粗,则动力臂越大,越省力。
[4]螺丝相当于斜面,螺纹越密,则斜面越长,越省力。
(3)[5]定滑轮不能省力,但能改变力的方向。
[6]剪刀在使用时,相当于杠杆,将布越靠近转动轴,则阻力臂越小,在阻力和动力臂不变时,会越省力。
19. 62.5% 省力 不能
【详解】
[1]由图可知,重物由3段绳子承担,已知沙子上升高度h=10m,则绳子自由端移动距离
s=3h=3×10m=30m
总功
W总=Fs=400N×30m=12000J
有用功
W有=Gh=750N×10m=7500J
滑轮组的机械效率
=62.5%
[2][3]由滑轮组的特点可知,滑轮组既能省力又可以改变力的方向,使用任何机械都不省功,故使用滑轮组不能省功。
20. 功 省力
【详解】
[1][2]由功的原理知,使任何机械都不省功;盘山公路做成弯弯曲曲的形状,相当于斜面,这样做的目的是可以省力。
21. O1C、O1D 刻度是均匀的
(1)考查的是对杠杆平衡条件的掌握和运用,注意O1点位置不变,B受到重力及力臂OC不变,物体A的重力不变,在C处挂上不同重力的物体,移动物体A的位置,根据杠杆的平衡条件推导出A受到重力的力臂L与在C处所挂物重的大小关系,研究刻度是否均匀时,找出不变量是解题的关键;
(2)联系到浮力知识结合杠杆平衡条件才能解答
【详解】
根据题意知道,O1点位置是杠杆的支点,B的重力和力臂O1C不变,物体A的重力不变,由杠杆平衡条件知道:GA×O1C=GB ×O1 D,所以,为了测出B的重力,需要测量是O1 C、O1 D;根据题意,设待测物体重为G,物A距离O1点为L ,由杠杆平衡条件知道,G×O1 C=GA ×L,即,又因为为定值,所以,L与G成正比,故该杠杆的刻度是均匀的;
(2)由于O2 是棒的中点,所以O2 C=O2 E=L1 ,当杠杠的左端C处挂物体N,右端E处挂M,杠杠在水平位置平衡时,由杠杠平衡条件可知:;当物体N浸没在油中时,物体N受到浮力作用,物体M挂在D处,此时杠杠在水平位置平衡,由杠杠平衡条件知道:,由以上两式解得:.
22. 杠杆 杠杆的平衡条件 省力
门把手
【详解】
(1)[1][2] 轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆;可根据杠杆平衡条件可判断它省力或费力。
(2)[3][4]由于作用在轮上的是动力,轮的半径为动力臂,轴的半径为阻力臂,故动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡原理可知,动力小于阻力,故是省力杠杆;动力臂是阻力臂的
故阻力是动力的5倍。
(3)[5]轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,门把手就是轮轴。
23. 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.
【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.
24.(1);(2)80%;(3)4000 J
【详解】
(1)要求施力方向向下,从绳子末端开始,依次绕过定滑轮、动滑轮,这样反复完成,绕法如图所示;
(2)机械效率
(3)动滑轮重为
F1=(G动+G物),G动=2F1-G物=2×500N-800N=200N
挂800N重物时,绳重及摩擦不计,拉力
F2=(G动+G物’)=(600N+200N)=400N
s=2h=2×5m=10m
拉力做功
W=Fs=400N×10m=4000J
25. O 150 60 大于
【详解】
(1)由图可知,此杠杆的支点为O点.
(2)该同学质量为50kg,重为:,
根据杠杆平衡条件得:
解得B点的力应为:,
因为两只手着地,所以每只手的支持力至少为150N;
每次肩部上升的距离均为0.4m,则重心上升的高度为:
,;
他在1min内做了30个俯卧撑,做功为:
所以他的功率至少为:
.
(3)做俯卧撑运动时,消耗了身体内的化学能,获得了机械能,转化中有一部分能量会克服关节等处的摩擦力做功,所以该同学消耗的化学能大于克服自身重所需的能量.
26. 改变力的方向 让木板先达到平衡状态,避免木板本身重力带来的实验误差 0.5m
【详解】
(1)[1]由图可知,图示滑轮为定滑轮,木板左边的拉力方向向上,而重物的重力方向竖直向下,由此可见,定滑轮的作用是改变力的方向。
(2)[2]若在测量重心前不将杠杆调整为水平平衡,那么在测量过程中,杠杆的阻力实际是人的重力与杠杆自重的和,这样就会影响到测量结果的准确性;所以测量前,先在托盘上放置少量的重物,来平衡杠杆的自重,排除干扰。这样做的目的是:让木板先达到平衡状态,避免木板本身重力带来的实验误差。
(3)[3]物体的重力G物=150N,由杠杆的平衡条件知
G物l物=G人l重
=0.5m
答案第1页,共2页
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