第十二章 简单机械 专题训练八 滑轮组综合分析与计算 同步练（含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册
文档属性
| 名称 | 第十二章 简单机械 专题训练八 滑轮组综合分析与计算 同步练（含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 195.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-01-15 21:50:45 | ||
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文档简介
专题训练八 滑轮组综合分析与计算
承担重物绳子段数问题
1.利用如图所示的滑轮组将一个重200 N的物体,匀速提高5 m,不计滑轮自重、绳重及摩擦,则承担重物的绳子的段数及绳子自由端施加的拉力F分别为 ( )
A.4段,200 N B.4段,50 N
C.5段,200 N D.5段,40 N
2.如图所示,物体重900 N,站在地上的人拉住绳子的一端,使物体匀速上升,若不计摩擦和滑轮的重力,则人的拉力为 ( )
A.400 N B.300 N C.200 N D.150 N
3.如图所示,吊篮重400 N,动滑轮的总重为50 N,定滑轮重40 N,人的重力为600 N,人在吊篮里拉着绳子不动时,不计绳重与摩擦,人的拉力为 ( )
A.218 N B.220 N C.210 N D.236 N
4.如图所示,若4个图中物体受到的水平摩擦力都是10 N,则物体做匀速直线运动时拉力最大的是图 ( )
A. B.
C. D.
5.用如图所示的滑轮组匀速提起重1 000 N的物体,拉力为 N;如果要用200 N的拉力提升同一个物体,滑轮组承担物重的绳子的段数应为 。(不计摩擦和动滑轮重)
拉力与重物移动距离问题
6.某场馆建设中,采用如图所示的装置提升物体A,工人师傅站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5 s内匀速上升了2 m。已知物体A重400 N,每个滑轮重20 N,不计绳重与摩擦。下列说法不正确的是 ( )
A.人对绳子的拉力为210 N
B.绳子自由端移动的距离为6 m
C.绳子自由端移动的速度为0.8 m/s
D.使用此滑轮组能改变力的方向
7.如图所示,人向下匀速拉绳提升物体,已知物体重80 N,动滑轮重10 N,不计绳重及摩擦,在5 s内将物体匀速提升0.5 m,人需用的拉力为 N,绳子自由端移动的距离为 m,绳子自由端移动的速度是 m/s。
8.如图所示,重300 N的物体A被滑轮组拉着在水平地面上以0.1 m/s的速度匀速运动了5 s,物体A受到地面的摩擦阻力是60 N,若不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦,则绳端拉力F为 N,拉力F的功率是 W。
9.如图所示的动滑轮:
(1)不计摩擦和绳重,G为120 N的重物在70 N的拉力F作用下匀速上升,动滑轮的重为 N。
(2)若动滑轮自重10 N,不计摩擦和绳重,重物G在55 N的拉力F作用下匀速上升,则重物G=
N,重物上升0.5 m时,绳子自由端移动的距离为 m,绳子自由端上升速度为0.4 m/s,则重物上升的速度为 m/s。
10.如图所示,物块A放在水平地面上,用滑轮拉动物块A,已知拉力F=5 N,物块A在10 s内匀速前进4 m,则拉力F做功的功率为 W。
最大拉力问题
11.(2025重庆阶段练习)如图所示,小明体重450 N,滑轮组上方绳子A能承受的最大拉力为1 300 N,每个滑轮重为100 N,当小明把重为400 N的物体匀速拉起时,人对地面的压力为 N,小明利用这个滑轮组最多可以拉起 N的重物。(不计绳重与摩擦)
12.工人用如图所示的滑轮组,将重为550 N的货物以0.2 m/s的速度匀速提升,所用拉力为200 N。图中A滑轮的主要作用是改变 ,工人做功的功率是 W;若滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为300 N,最多能匀速提起重为 N的货物。(不计绳重和摩擦)
13.如图所示,体重为400 N的工人师傅用120 N的拉力,使重为300 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升。(不计绳重及摩擦)求:
(1)5 s内绳子自由端移动的距离。
(2)动滑轮的重力。
(3)若绳子所能承受的最大拉力为600 N,则工人师傅所能提起的最大物重。
滑轮组绕线的画法
14.如图所示,人站在地上用力提升重物,请画出滑轮组绕线方法。
15.如图所示,画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法。
16.如图所示,画出拉动汽车时最省力的绳子绕法。
【详解答案】
1.B 解析:由图可知,承担物重的绳子段数为4,不计滑轮自重、绳重及摩擦,则绳子自由端施加的拉力为F=G=×200 N=50 N。故选B。
2.B 解析:对物体进行受力分析:如下图所示,物体受到的重力等于两个滑轮的拉力之和,即F1+F2=G①,对于下面的滑轮:人的拉力F=F2②,对于上面的滑轮:F1=2F③,将②③代入①,得2F+F=G,所以人的拉力F=G=×
900 N=300 N。故选B。
3.C 解析:将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,有5段绳子承担其重力,其处于静止状态,受力平衡,则人的拉力F=×(400 N+50 N+600 N)=210 N。故选C。
4.C 解析:A.图中滑轮为定滑轮,则F1=f=10 N;B.图中滑轮为动滑轮,则F2=f=×10 N=5 N;C.图中滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,则F3=2f=2×10 N=20 N;D. 图中为滑轮组,有两段绳子与动滑轮相连,则F4=f=×10 N=5 N。由此可知,拉力最大为20 N,故选C。
5.250 5 解析:由图可知,承担物重的绳子段数n=4,不计摩擦和动滑轮重,匀速提起重1 000 N的物体,拉力为F=G=×1 000 N=250 N。要用200 N的拉力提升同一个物体,滑轮组承担物重的绳子的段数n'===5。
6.B 解析:A.由图可知,承担物重的绳子段数n=2,人对绳子的拉力为F拉=(G物+G动)=×(400 N+20 N)=210 N,故A正确,不符合题意;B.由图可知,n=2,物体A在5 s内匀速上升了2 m,则绳子自由端移动的距离为s=2×2 m=
4 m,故B错误,符合题意;C.绳子自由端移动的速度v===0.8 m/s,故C正确,不符合题意;D.不借助滑轮组时,应向上拉动绳子才能使物体A向上移动,借助滑轮组,拉力方向向下,所以使用此滑轮组改变了力的方向,故D正确,不符合题意。故选B。
7.45 1 0.2 解析:由图可知,两段绳子分担动滑轮和物体的重力,故人需用的拉力为F=(G物+G动)=×(80 N+
10 N)=45 N。绳子自由端移动的距离为s绳=2h物=2×0.5 m=1 m,绳子自由端移动的速度是v===0.2 m/s。
8.30 6 解析:物体匀速运动,可知物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即F拉=f=60 N,由图可知,此滑轮组有2段绳子承担对物体A的拉力,不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦,所以绳子自由端的水平拉力为F=
F拉=×60 N=30 N。水平拉力的功率为P===Fv=Fnv物=30 N×2×0.1 m/s=6 W。
9.(1)20
(2)100 1 0.2
解析:(1)由图可知,滑轮为动滑轮,不计摩擦和绳重,G为120 N的重物在70 N的拉力F作用下匀速上升,由F=(G+G动)得,动滑轮的重为G动=2F-G=2×70 N-120 N=20 N。(2)若动滑轮自重10 N,不计摩擦和绳重,重物G在55 N的拉力F作用下匀速上升,则重物G=2F-G动=2×55 N-10 N=100 N,重物上升0.5 m时,绳子自由端移动的距离为s=2h=2×0.5 m=1 m,绳子自由端上升的速度为0.4 m/s,则重物上升速度为v=v'=×0.4 m/s=0.2 m/s。
10.1 解析:图中拉力作用在动滑轮的轴上,拉力移动的距离s=×4 m=2 m,拉力F做功W=Fs=5 N×2 m=10 J,拉力F做功的功率P===1 W。
11.200 700 解析:由图可知,承担物重的绳子段数为2,当小明把重为400 N的物体匀速拉起时,拉力的大小为F=(G+G轮)=×(400 N+100 N)=250 N,物体间力的作用是相互的,即绳子对小明的拉力也为250 N,则小明对地面的压力为F压=G-F=450 N-250 N=200 N。滑轮组上方绳子A能承受的最大拉力为1 300 N,即定滑轮处向下的力最大为1 300 N,可表示为FA=3F拉+G定①,根据滑轮组中拉力与物重的关系可知,F拉=(Gmax+G轮)=
(Gmax+100 N)②,将②代入①中可得1 300 N=3×(Gmax+100 N)+100 N,解得Gmax=700 N。
12.动力的方向 120 850 解析:由图可知,A滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,所以图中A滑轮的主要作用是改变动力的方向。由图可知,承担物重的绳子段数n=3,货物以0.2 m/s的速度匀速提升,绳端移动的速度为v绳=nv物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,根据P===Fv可得,工人做功的功率是P=Fv绳=200 N×0.6 m/s=
120 W。不计绳重和摩擦,当将550 N的货物匀速提升时,所用拉力为200 N,由F=(G+G动)可得G动=nF-G=3×
200 N-550 N=50 N,若绳子能承受的最大拉力为300 N,能匀速提起货物的重力为G'=nF'-G动=3×300 N-50 N=
850 N。
13.解:(1)5 s内物体移动的高度:
h=vt=0.2 m/s×5 s=1 m,
由图可知,承担物重的绳子段数n=3,绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×1 m=3 m。
(2)由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF-G=3×120 N-300 N=60 N。
(3)因为工人师傅体重为400 N,则工人师傅对绳子的最大拉力为400 N,由F=(G+G动)可得,工人师傅所能提起的最大物重:G'=nF'-G动=3×400 N-60 N=1 140 N。
答:(1)5 s内绳子自由端移动的距离为3 m;
(2)动滑轮的重力为60 N;
(3)工人师傅所能提起的最大物重是1 140 N。
14.如图所示:
解析:人站在地上用力提升重物,说明人的拉力方向向下,绳子的起始端应系在动滑轮的挂钩上,再依次绕绳。
15.如图所示:
解析:图中定滑轮和动滑轮各有一个,要求最省力,则通过动滑轮的绳子段数最多,绳子应先固定在动滑轮上面的挂钩上,再依次绕绳。
16.如图所示:
解析:由图可知,左边为动滑轮,右边为定滑轮,要使拉汽车时最省力,动滑轮上绳子的有效段数要最大,则应将绳子固定在动滑轮上,然后依次绕线,完成绕线后,动滑轮上有5段绳子承担对汽车的拉力,此时最省力。
承担重物绳子段数问题
1.利用如图所示的滑轮组将一个重200 N的物体,匀速提高5 m,不计滑轮自重、绳重及摩擦,则承担重物的绳子的段数及绳子自由端施加的拉力F分别为 ( )
A.4段,200 N B.4段,50 N
C.5段,200 N D.5段,40 N
2.如图所示,物体重900 N,站在地上的人拉住绳子的一端,使物体匀速上升,若不计摩擦和滑轮的重力,则人的拉力为 ( )
A.400 N B.300 N C.200 N D.150 N
3.如图所示,吊篮重400 N,动滑轮的总重为50 N,定滑轮重40 N,人的重力为600 N,人在吊篮里拉着绳子不动时,不计绳重与摩擦,人的拉力为 ( )
A.218 N B.220 N C.210 N D.236 N
4.如图所示,若4个图中物体受到的水平摩擦力都是10 N,则物体做匀速直线运动时拉力最大的是图 ( )
A. B.
C. D.
5.用如图所示的滑轮组匀速提起重1 000 N的物体,拉力为 N;如果要用200 N的拉力提升同一个物体,滑轮组承担物重的绳子的段数应为 。(不计摩擦和动滑轮重)
拉力与重物移动距离问题
6.某场馆建设中,采用如图所示的装置提升物体A,工人师傅站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在5 s内匀速上升了2 m。已知物体A重400 N,每个滑轮重20 N,不计绳重与摩擦。下列说法不正确的是 ( )
A.人对绳子的拉力为210 N
B.绳子自由端移动的距离为6 m
C.绳子自由端移动的速度为0.8 m/s
D.使用此滑轮组能改变力的方向
7.如图所示,人向下匀速拉绳提升物体,已知物体重80 N,动滑轮重10 N,不计绳重及摩擦,在5 s内将物体匀速提升0.5 m,人需用的拉力为 N,绳子自由端移动的距离为 m,绳子自由端移动的速度是 m/s。
8.如图所示,重300 N的物体A被滑轮组拉着在水平地面上以0.1 m/s的速度匀速运动了5 s,物体A受到地面的摩擦阻力是60 N,若不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦,则绳端拉力F为 N,拉力F的功率是 W。
9.如图所示的动滑轮:
(1)不计摩擦和绳重,G为120 N的重物在70 N的拉力F作用下匀速上升,动滑轮的重为 N。
(2)若动滑轮自重10 N,不计摩擦和绳重,重物G在55 N的拉力F作用下匀速上升,则重物G=
N,重物上升0.5 m时,绳子自由端移动的距离为 m,绳子自由端上升速度为0.4 m/s,则重物上升的速度为 m/s。
10.如图所示,物块A放在水平地面上,用滑轮拉动物块A,已知拉力F=5 N,物块A在10 s内匀速前进4 m,则拉力F做功的功率为 W。
最大拉力问题
11.(2025重庆阶段练习)如图所示,小明体重450 N,滑轮组上方绳子A能承受的最大拉力为1 300 N,每个滑轮重为100 N,当小明把重为400 N的物体匀速拉起时,人对地面的压力为 N,小明利用这个滑轮组最多可以拉起 N的重物。(不计绳重与摩擦)
12.工人用如图所示的滑轮组,将重为550 N的货物以0.2 m/s的速度匀速提升,所用拉力为200 N。图中A滑轮的主要作用是改变 ,工人做功的功率是 W;若滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为300 N,最多能匀速提起重为 N的货物。(不计绳重和摩擦)
13.如图所示,体重为400 N的工人师傅用120 N的拉力,使重为300 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升。(不计绳重及摩擦)求:
(1)5 s内绳子自由端移动的距离。
(2)动滑轮的重力。
(3)若绳子所能承受的最大拉力为600 N,则工人师傅所能提起的最大物重。
滑轮组绕线的画法
14.如图所示,人站在地上用力提升重物,请画出滑轮组绕线方法。
15.如图所示,画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法。
16.如图所示,画出拉动汽车时最省力的绳子绕法。
【详解答案】
1.B 解析:由图可知,承担物重的绳子段数为4,不计滑轮自重、绳重及摩擦,则绳子自由端施加的拉力为F=G=×200 N=50 N。故选B。
2.B 解析:对物体进行受力分析:如下图所示,物体受到的重力等于两个滑轮的拉力之和,即F1+F2=G①,对于下面的滑轮:人的拉力F=F2②,对于上面的滑轮:F1=2F③,将②③代入①,得2F+F=G,所以人的拉力F=G=×
900 N=300 N。故选B。
3.C 解析:将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,有5段绳子承担其重力,其处于静止状态,受力平衡,则人的拉力F=×(400 N+50 N+600 N)=210 N。故选C。
4.C 解析:A.图中滑轮为定滑轮,则F1=f=10 N;B.图中滑轮为动滑轮,则F2=f=×10 N=5 N;C.图中滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,则F3=2f=2×10 N=20 N;D. 图中为滑轮组,有两段绳子与动滑轮相连,则F4=f=×10 N=5 N。由此可知,拉力最大为20 N,故选C。
5.250 5 解析:由图可知,承担物重的绳子段数n=4,不计摩擦和动滑轮重,匀速提起重1 000 N的物体,拉力为F=G=×1 000 N=250 N。要用200 N的拉力提升同一个物体,滑轮组承担物重的绳子的段数n'===5。
6.B 解析:A.由图可知,承担物重的绳子段数n=2,人对绳子的拉力为F拉=(G物+G动)=×(400 N+20 N)=210 N,故A正确,不符合题意;B.由图可知,n=2,物体A在5 s内匀速上升了2 m,则绳子自由端移动的距离为s=2×2 m=
4 m,故B错误,符合题意;C.绳子自由端移动的速度v===0.8 m/s,故C正确,不符合题意;D.不借助滑轮组时,应向上拉动绳子才能使物体A向上移动,借助滑轮组,拉力方向向下,所以使用此滑轮组改变了力的方向,故D正确,不符合题意。故选B。
7.45 1 0.2 解析:由图可知,两段绳子分担动滑轮和物体的重力,故人需用的拉力为F=(G物+G动)=×(80 N+
10 N)=45 N。绳子自由端移动的距离为s绳=2h物=2×0.5 m=1 m,绳子自由端移动的速度是v===0.2 m/s。
8.30 6 解析:物体匀速运动,可知物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即F拉=f=60 N,由图可知,此滑轮组有2段绳子承担对物体A的拉力,不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦,所以绳子自由端的水平拉力为F=
F拉=×60 N=30 N。水平拉力的功率为P===Fv=Fnv物=30 N×2×0.1 m/s=6 W。
9.(1)20
(2)100 1 0.2
解析:(1)由图可知,滑轮为动滑轮,不计摩擦和绳重,G为120 N的重物在70 N的拉力F作用下匀速上升,由F=(G+G动)得,动滑轮的重为G动=2F-G=2×70 N-120 N=20 N。(2)若动滑轮自重10 N,不计摩擦和绳重,重物G在55 N的拉力F作用下匀速上升,则重物G=2F-G动=2×55 N-10 N=100 N,重物上升0.5 m时,绳子自由端移动的距离为s=2h=2×0.5 m=1 m,绳子自由端上升的速度为0.4 m/s,则重物上升速度为v=v'=×0.4 m/s=0.2 m/s。
10.1 解析:图中拉力作用在动滑轮的轴上,拉力移动的距离s=×4 m=2 m,拉力F做功W=Fs=5 N×2 m=10 J,拉力F做功的功率P===1 W。
11.200 700 解析:由图可知,承担物重的绳子段数为2,当小明把重为400 N的物体匀速拉起时,拉力的大小为F=(G+G轮)=×(400 N+100 N)=250 N,物体间力的作用是相互的,即绳子对小明的拉力也为250 N,则小明对地面的压力为F压=G-F=450 N-250 N=200 N。滑轮组上方绳子A能承受的最大拉力为1 300 N,即定滑轮处向下的力最大为1 300 N,可表示为FA=3F拉+G定①,根据滑轮组中拉力与物重的关系可知,F拉=(Gmax+G轮)=
(Gmax+100 N)②,将②代入①中可得1 300 N=3×(Gmax+100 N)+100 N,解得Gmax=700 N。
12.动力的方向 120 850 解析:由图可知,A滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,所以图中A滑轮的主要作用是改变动力的方向。由图可知,承担物重的绳子段数n=3,货物以0.2 m/s的速度匀速提升,绳端移动的速度为v绳=nv物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,根据P===Fv可得,工人做功的功率是P=Fv绳=200 N×0.6 m/s=
120 W。不计绳重和摩擦,当将550 N的货物匀速提升时,所用拉力为200 N,由F=(G+G动)可得G动=nF-G=3×
200 N-550 N=50 N,若绳子能承受的最大拉力为300 N,能匀速提起货物的重力为G'=nF'-G动=3×300 N-50 N=
850 N。
13.解:(1)5 s内物体移动的高度:
h=vt=0.2 m/s×5 s=1 m,
由图可知,承担物重的绳子段数n=3,绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×1 m=3 m。
(2)由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF-G=3×120 N-300 N=60 N。
(3)因为工人师傅体重为400 N,则工人师傅对绳子的最大拉力为400 N,由F=(G+G动)可得,工人师傅所能提起的最大物重:G'=nF'-G动=3×400 N-60 N=1 140 N。
答:(1)5 s内绳子自由端移动的距离为3 m;
(2)动滑轮的重力为60 N;
(3)工人师傅所能提起的最大物重是1 140 N。
14.如图所示:
解析:人站在地上用力提升重物,说明人的拉力方向向下,绳子的起始端应系在动滑轮的挂钩上,再依次绕绳。
15.如图所示:
解析:图中定滑轮和动滑轮各有一个,要求最省力,则通过动滑轮的绳子段数最多,绳子应先固定在动滑轮上面的挂钩上,再依次绕绳。
16.如图所示:
解析:由图可知,左边为动滑轮,右边为定滑轮,要使拉汽车时最省力,动滑轮上绳子的有效段数要最大,则应将绳子固定在动滑轮上,然后依次绕线,完成绕线后,动滑轮上有5段绳子承担对汽车的拉力,此时最省力。