浙教版科学2022-2023学年上学期九年级“一课一练”：3.4简单的机械（2）--滑轮及滑轮组【word，含解析】

1．为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（　　）
A．两个滑轮在装置中起的作用相同
B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等
C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变
2.一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出比较这两个装置（绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计），下列说法正确是（ ）
A．乙比甲省力 B．甲比乙省力 C．甲比乙省功 D．乙比甲省功
3．工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（　　）
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m
D．质量为50kg的工人利用该滑轮组能提起120kg的砂石
4.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
5．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F3
6.如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是Ｐ甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重，则F甲与F乙、Ｐ甲与P乙之间的大小关系是（　　）
A．F甲F乙 Ｐ甲>P乙
C．F甲>F乙 Ｐ甲=P乙 D．F甲7．现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
8.如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10N，物体M的运动速度为1m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)。那么在此过程中(　　)
A．物体M与地面间的摩擦力为5N B．物体M与地面间的摩擦力为10N
C．水平拉力F做功的功率为20W D．1s内滑轮对物体M做功为10J
9．在探究使用滑轮组时拉力与物重的关系活动中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A，如图甲所示。然后用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上升的高度为H时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测得AB两点间的距离为2H，如图乙所示。则以下物理量正确的是（　　）
A．拉力FG B．拉力FG
C．绳自由端移动距离为2H D．绳自由端移动距离为3H
10.如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（　　）
A．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
11.如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3 ， 则它们的大小关系正确的是(不计滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)（ ）
A. F3＜F1＜F2 B. F1＜F2＜F3 C. F2＜F1＜F3 D. F3＜F2＜F1
12.如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是(杠杆上标度的间距相等)（ ）
A. 270N B. 360N C. 540N D. 720N
13.用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：
（1）实验时，应________向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________。
（3）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N。(忽略绳重和摩擦)
14.如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成一个滑轮组，把重为400牛的箱子匀速向上提升5米，动滑轮的质量为8千克(不计绳重和摩擦，g取10牛/千克)。
（1）在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组(要求：人用力向下拉细绳)。
（2）在匀速提升箱子的过程中，人的拉力做了多少功？
15．如图所示，是建筑工人从竖直深井中提取泥土时利用的滑轮组模型。如果某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内拉力F移动的距离是15m。求：
（1）请根据情景在图中画出滑轮组的绕线方法。
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）此时动滑轮的重量为多少N？（不考虑各种摩擦及绳重）
答案及解析
1．【答案】C【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；
B、由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度v＝nv物，故B错误；
C、绳子最后绕过的是定滑轮，由定滑轮的特点可知，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，因此两次拉力大小相等，绳子自由端移动的距离相等，由W＝Fs可知，两次拉力做的功相等，故C正确；
D、对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重不变，摩擦几乎不变，将物体提升相同高度时，额外功几乎不变，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越高，故D错误。
故选：C。
2.【答案】A
【解析】由图可知，甲图使用的是定滑轮，拉力等于汽车受到的阻力；
乙图使用的是动滑轮，拉力为汽车所受阻力的一半，所以乙方法能省力；根据功的原理可知，使用任何机械都不省功
3．【答案】B
【解答】解：A、定滑轮能改变力的方向，但不能改变力的大小，故A错误；
B、动滑轮实质是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，属于省力杠杆，故B正确；
C、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h，若绳子自由端下拉1m，则桶上升0.5m，故C错误；
D、工人向下拉绳子时，绳子会对人施加向上的拉力，为避免人被绳子拉上去，
所以人提供的最大拉力F最大＝G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N；
不计绳重、动滑轮重和摩擦时，利用该滑轮组能提起的最大物重G最大＝2F最大＝2×500N＝1000N，
则提升物体的最大质量：m最大100kg，故D错误。
故选：B。
4.【答案】C
【解析】AB、提升物体时，A的轴的位置固定不动，属于定滑轮；B和物体一起移动，属于动滑轮，故A、B正确；
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＝0.2m，故C错；
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
5．【答案】A
【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确，BCD错误。
故选：A。
6.【答案】C
【解析】由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即F甲=2G；乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即F乙=G/2，故F甲＞F乙 ，AD错误；
物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为：v甲=v物/2，v乙=2v物，甲图拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G×v物/2 =Gv物；乙图拉力的功率：P乙=F乙v乙=G/2×2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正确，B错误，故选C。
7．【答案】B
【解答】解：A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确
C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；
D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
故选：B。
8.【答案】C
【解析】如图所示，n＝2，物体做匀速运动，物体M与地面间的摩擦力f＝nF＝2×10N＝20N；弹簧测力计移动的速度v′＝nv物＝2×1m/s＝2m/s，拉力F做功的功率P＝Fv′＝10N×2m/s＝20W，1s内滑轮对物体M做功W＝fs＝fv物t＝20N×1m/s×1s＝20J。
9．【答案】D
【解答】解：CD、由图可知，物体的重由三段绳子承担，钩码升高H，则绳子自由端移动的距离为：s＝3H，故C错误，D正确；
AB、若不计摩擦和绳重，则绳端的拉力F（G+G轮），故AB错误。
故选：D。
10.【答案】D
【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正确；
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N，故B正确；
C、对于物体A，受到的力：
B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、
向右的拉力F1=4N、
因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；
D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错
11.【答案】 C
【解析】根据动滑轮和定滑轮的工作特点计算出三个拉力，然后比较大小即可。
【解答】左图；定滑轮不省力不费力，那么拉力等于地面对A的摩擦力，即F1=f；
中图：动滑轮可以省一半的力，那么拉力等于地面对A摩擦力的一半，即F2=；
右图：动滑轮受到两个向左的拉力，都等于地面对A的摩擦力，向右的一个拉力F3。根据二力平衡的知识得到，拉力F3=2f。
因此三个拉力的大小关系为：F2＜F1＜F3。
故选C。
12.【答案】 B
【解析】首先根据计算出作用在杠杆左端的拉力F拉 ， 再根据杠杆的平衡条件计算出作用在A点向上的拉力F。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担重力的绳子n=2，
那么作用在杠杆左端的拉力；
根据杠杆的平衡条件得到：F拉×L2=F×OA；
270N×4L=F×3L；
解得：F=360N。
故选B。
13.【答案】 （1）匀速（2）低（3）3
【解答】（1）实验时，应匀速向下拉动弹簧测力计。
（2）根据乙图可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
（3）根据乙图可知，当动滑轮重力为1N时，滑轮组的机械效率为75%；
根据公式得到：； 解得：G=3N。
14.【答案】 （1）自由端的绳子拉力向下，则绳头系在定滑轮上，如下图所示：
（2）箱子和动滑轮的总重力G总=G箱子+G动=400N+8kg×10N/kg=480N；
人的拉力做的功：W总=G总h=480N×5m=2400J。
【解析】（1）根据人的拉力方向确定绳头所系的位置，然后按照从里到外的顺序完成绳子的连接即可；
（2）在提升箱子的过程中，其实就是克服箱子和动滑轮的重力做功，根据W总=G总h计算即可。
15．【解答】解：（1）当泥土升高5m时，拉力F端距离15m，则n3，说明动滑轮有三段绳子承担，绳子的段数是奇数，则绳子从动滑轮开始绕起，如图所示：
（2）拉力F做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
拉力F做的有用功：
W有＝Gh＝900N×5m＝4500J，
滑轮组的机械效率：
η100%100%＝75%；
（3）因为不计绳重及摩擦时F（G+G动），所以动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N。
答：（1）如图所示；
（2）滑轮组的机械效率是75%；
（3）此时动滑轮的重量为300N。
3.4简单的机械（2)-滑轮及滑轮组