【期末冲刺】浙教版科学2022-2023学年上学期九年级专题复习讲义（十四）：滑轮组的受力分析（含答案）

一、使用定滑轮和动滑轮
定滑轮 动滑轮
图示
表达式 F=G F=F摩，F摩物体与地面的摩擦力 F=(G+G轮)/2S绳=2h物v绳=2v物 F=F摩/ 2S绳=2h物v绳=2v物 F=2G+G轮S轮=s物/2v轮=v物/2 F=2F摩S轮=s物/2v轮=v物/2
二.滑轮组
例1、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
例2、如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（　　）
A．物体A受到物体B的摩擦力为20N
B．此时拉力F的功率为2W
C．此时滑轮组的机械效率为70%
D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动
例3、如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是（不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦）（　　）
A．地面对A的摩擦力为3N
B．绳子拉物体A的功率为2W
C．物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
D．在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数也增大
例4、小金用如图所示装置提升重物G，已知每一个滑轮所受重力相等均为2N，物A体G所受重力为20N，在不计摩擦的情况下，小金至少需要 　 　N的力才能拉住物体G保持不动；天花板A点受到向下拉力为 　 　N；地面B点受到向上的拉力为 　 　N。
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.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
3.小科用如图所示的滑轮组提升G为600N的重物，在绳子自由端施加F为250N的拉力，使重物在4s内匀速上升1m，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（ ）
A.动滑轮重100N B.拉力做功的功率为150W
C.绳子自由端移动的距离为2m D.此过程滑轮组的机械效率为80%
4.如所示的滑轮组，挂上砝码a、b后恰好平衡，若不计动滑轮重和摩擦，在a、b下面再加挂一个质量相等的小砝码，将出现（　　）
A．a下降 B．a上升 C．仍保持平衡 D．条件不足，不能判断
5.如图装置中，物体A重100N，物体B重5N，在物体B的作用下，物体A在水平作匀速直线运动，则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重） （ ）
A．3s B．9s C．1.5s D．6s
6.如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。
（1）计算物体上升的速度。
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 ，并列式计算出该物理量。
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
1.如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和100N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法正确的是（　　）
A．拉力大小：F甲＜F乙 B．有用功：W有甲＜W有乙
C．额外功：W额甲＞W额乙 D．机械效率：η甲＞η乙
2.如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（　　）
A．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4m B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用
C．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛 D．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W
3.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，一直弹簧秤读数为10N，物体M的运动速度为1米/秒（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5牛
B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦
D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
4.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F的大小是配重G大小的二分之一
C．拉力移动的距离是配重上升距离的两倍
D．将配重提升相同的高度，用该装置与直接提升配重所做的功相等
5.如图所示，用l0N的力F竖直向上拉动滑轮，物体A以0.2m/s的速度匀速上升2m，滑轮的效率为80％，下列说法正确的是 ( )
A．拉力做的有用功为8J B.拉力F的功率为4W
C. A的重力为5N D.滑轮重力为4N
6.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10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦）。那么在此过程中（ ）
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛 B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦 D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
7．物体A在拉力作用下沿同水平面匀速运动了一段距离s，如图所示，试比较拉力、，及拉力所做的功、的大小。（滑轮重、绳重及绳与滑轮间摩擦不计）
A．， B．，
C．， D．，
8．如图所示，用滑轮装置将物体A、B、C静止悬挂，已知A、B、C所受的重力分别等于GA、GB、GC，绳的物重不计。
（1）如果不计滑轮重力与摩擦，要使整个装置处于平衡，则GA=______GC。
（2）如果每一个滑轮的重力等于GA，在不考虑摩擦的情况下______。
答案及解析
例1、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。
例2、C
解：A、物体B静止在地面上，处于平衡状态；则水平方向上物体B受到向右的拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fB+6N＝20N，则fB＝14N；由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为fA＝fB＝14N，故A错误；
B、由图可知n＝2，拉力端移动速度：v＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力做功的功率：PFv＝10N×0.4m/s＝4W，故B错误；
C、由图知，水平使用滑轮组，拉力做的有用功：W有＝fAs物，
拉力端移动距离：s＝ns物，
拉力做的总功：W总＝Fs＝F×ns物＝nFs物，
滑轮组的机械效率：
η100%＝70%，故C正确；
D、若拉力F增大到20N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
故选：C。
例3、B
【解析】
AC．测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，弹簧测力计示数为3N，所以A对B的摩擦力为3N，方向水平向右；由于物体间力的左右是相互的，则B对A的摩擦力为3N，方向水平向左，对A受力分析，A受到水平向右的绳子的拉力、水平向左的B对A的摩擦力、水平向左的地面对A的摩擦力，F作用在动滑轮上，对滑轮的拉力为10N，则拉动A的力为5N，所以地面对A的摩擦力为
f=5N-3N=2N
故AC错误；
B．绳子拉物体A的功率为
故B正确；
D．在运动过程中若将拉力F增大，但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则AB间的摩擦力不变，且物体B仍然静止，由二力平衡条件可知，测力计的示数不变，仍为3N，故D错误。
例4、解：因为定滑轮是等臂杠杆，不省力，所以小金的拉力为F1＝G＝20N；
天花板上的A点受到的向下拉力大小也等于F1+GA+G滑轮＝20N+20N+2N＝42N；
地面B点受到向上的拉力为2F1＝2×20N＝40N。
故答案为：20；42；40。
1.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.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
3.D
【解析】A.根据公式得到：，解得：G动=150N，故A错误；
BC.拉力移动的距离s=nh=1m×3=3m，拉力的速度，拉力的功率P=Fv=250N×0.75m/s=187.5W，故B、C错误；
D.滑轮组的机械效率，故D正确。
4.B
【解析】由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重。不计动滑轮重，当ab平衡时，Gb=1/2Ga。
若ab处各加一个质量相等的砝码，设其重力为G，则：
定滑轮右端的拉力为：Fb=Gb+G；
显然：Fb＞Fa．所以a上升。
5.A
【解析】物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时：
拉动A向左运动时，A受力如图：
则有：
又因为，则：
因此拉力F做功为：
由得，所用时间为：
故BCD项错误，A项正确；
6.（1）物体上升的速度0.2m/s。
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功，功的大小为150J。
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率为70%。
【解析】（1）滑轮组由三段绳子承担总重，s=3h，，
物体上升的速度
（2）纵坐标表示力的大小为50N，大小不变，横坐标表示距离，大小为3m，
所以阴影部分表示力所做的功W=Fs=50N×3m=150J；
（3）滑轮组的机械效率
1.解：（1）每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图n＝2，而乙图n＝3，所以F甲，F乙F甲，故A错误。
（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘重物被举高的高度，W有甲＝200N×h，W有乙＝100N×h＜W有甲，故B错误。
（3）绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额＝G动h，也就是动滑轮的重力乘其上升的高度，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故C错误。
（4）η，W额相同，甲装置所做的有用功较大，所以甲机械效率较大，故D正确。
故选：D。
2.C
【解析】
A．根据图可知，承担拉力的绳子段数n=3；根据图乙可知，10s内物体移动了1m，则绳子自由端移动了
s=ns物=3×1m=3m
故A错误。
BC．根据公式
得到
解得
F=5N
以定滑轮为受力对象可知，墙壁对它的拉力等于4根绳子产生的拉力之和，即
F墙壁=4F=5N×4=20N
墙壁受到滑轮组的拉力与墙壁对滑轮组的拉力为相互作用力，因此左侧墙壁受到滑轮组的拉力为20N，故B错误，C正确。
D．10s内拉力做的总功
W总=Fs=5N×3m=15J
则拉力的功率
故D错误。
3.C
【解析】
AB．该滑轮为动滑轮，且；由于物体做匀速运动，摩擦力等于牵引力
故A、B项均错误。
CD．1s内物体移动的距离
力F移动的距离
拉力F做功
拉力F做功的功率为
故C项正确，D项错误。
4.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、不计摩擦，拉力的大小为：F（G+G动），是配重G和动滑轮总重的二分之一，故B错误；
C、该滑轮组中n＝2，由s＝2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故C正确；
D、直接提升配重做的功是有用功，用该装置将配重提升相同高度还要对动滑轮做功，即用该装置所做的功（总功）大于有用功，故D错误。
故选：C。
5.A
【解析】A.拉力做的总功为W总=Fs=l0N×1m=10J，W有用=10J×80％=8J，故A正确；
B.拉力F的功率为P=FV=l0N×=4W×0.2m/s=8W，故B错误；
C.A的重力为4N,由公式,解得G=4N，故C错误；
D.W额外=W总-W总=10J-8J=2J ，G动×1米=2J ，解得G动=2N，滑轮重力为2N ，故D错误。
6.C
【解析】A、B项，该滑轮为动滑轮，且；由于物体做匀速运动，摩擦力等于牵引力，，故A、B项均错误；
C、D项，1s内物体移动的距离：，力移动的距离：，拉力做功：，拉力做功的功率为：，故C项正确，D项错误。综上所述，本题正确答案为C。
7．B
【解析】
物体A在两种情况下的摩擦力f相等，上图滑轮是动滑轮，下图滑轮的轴固定不动，可以看做是特殊使用的定滑轮。则
故F2 =4F1，即；
由W＝Fs知道，拉力所做的功分别是
即，故B正确。
8． 0.5 1∶1∶5
【解析】
（1）如图所示：
以滑轮1和2为研究对象，可以得到
GB=GA
以滑轮3和4为研究对象，可以得到
GC=4GB=4×GA=2GA
GA=0.5GC
（2）每一个滑轮的重力等于GA，以滑轮1和2为研究对象，可以得到
GB=(GA+GA)=GA
以滑轮3和4为研究对象，可以得到
GC+GA=2(2GB+GA)=6GA
GC=5GA
GA∶GB∶GC=1∶1∶5
浙教版科学九年级“期末冲刺”专题复习讲义（十四）
滑轮组的受力分析