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12.3滑轮
一、填空题
1.定滑轮的实质是一个 杠杆。定滑轮的工作特点是不能省力,但可以改变施力的 。
2.在学过的杠杆、滑轮和轮轴中 是最基本的一种.
3.如图所示,分别用力F1和F2匀速提起同一重物C,则F1 F2(选填“大于”、“等于”或“小于”);若C重2牛,被匀速提升0.5米,则拉力F1做功 焦,此过程中,C的机械能 (选填“变大”、“不变”或“变小”).
4.如上图所示,重为100N的物体M,在F=60N的拉力作用下,以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,此时弹簧秤的示数为 N,物体M受到的摩擦力方向向 。拉力F在5s内做的功W= J(不计滑轮重,不计绳重,不计绳与滑轮之间的摩擦)。
5.如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,其中每个滑轮重100N,不计绳重和摩擦。他至少用 N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止状态,此时吊篮底面对他的支持力为 N。
6.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B在2s内匀速下降了10cm,已知每个滑轮的重力均为4N,物体A在水平面上匀速移动,受到的摩擦力为5N。忽略绳重及滑轮与绳间的摩擦,则物体B的重力为 N,物体A移动的速度为 m/s,绳子拉力对物体A做功的功率为 W.
二、单选题
7.下列图中的简单机械,不能省力但能省距离的是( )
A.瓶盖起子 B.食品夹
C.盘山公路 D.滑轮组
8.如图所示,把重为20N的物体匀速向上提起,弹簧测力计的示数为12N,若不计绳重及摩擦,则拉力及动滑轮重力的大小分别是
A.10N 8N
B.12N 4N
C.16N 8N
D.6N 4N
9.某种活动黑板的示意图如图所示,两块形状相同的黑板的重力均为G,其上端分别用两根绕过两只定滑轮的细绳相连。当其中一块黑板沿竖直方向匀速运动时,另一块黑板同时做等速反向运动,不计滑轮重和一切摩擦力,图中绳子A、B两处的拉力分别为( )
A.2G 和0 B.G和 C.2G和G D.G和2G
10. 用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N 的物体A 水平向左移动2m, 物体A 受 到地面对它的摩擦力为30N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦),下列说法正确( )
A.拉力 F 为15 N
B.绳子自由端移动的距离为6m
C.物体A 受到的摩擦力方向水平向左
D.物体A 受到的重力和物体A 对地面的压力是一对平衡力
11.如图所示,人通过定滑轮拉50N的重物,使重物G加速下降,在重物下降的过程中(所有阻力不计),绳对重物G的拉力的大小和方向分别为( )
A.等于50牛,方向向下 B.等于50牛,方向向上
C.小于50牛,方向向上 D.小于50牛,方向向下
12.如图所示,沙桶通过滑轮与水平桌面上的滑块相连,当沙桶和沙的总重为5N时,滑块水平向左做匀速直线运动,若不考虑空气阻力、绳重及滑轮和轴之间的摩擦。下列分析正确的是( )
A.实验中,使用滑轮是为省力
B.当沙桶落地后,受到惯性作用滑块继续向左运动
C.滑块对桌面的压力和桌面对滑块的支持力是一对平衡力
D.若通过滑块拉动沙桶匀速上升,则施加在滑块上水平向右的拉力为10N
三、多选题
13.如图甲所示,虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体,绳子自由端所用的拉力为100N,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。不计绳重和摩擦,g取10N/kg。则( )
A.拉力的功率为50W B.滑轮组中动滑轮重30N
C.该滑轮组的机械效率为90% D.甲图中A点所受拉力为330N
四、双选题
14.如图甲所示,用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组,提升吊篮C及其中的重物A和电动机B。启动电动机,它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示,若一切摩擦和绳重均可忽略不计,在内,滑轮组的机械效率为90%,则下列说法中正确的是( )
A.在内,电动机提供的拉力所做的功为
B.在内,电动机提供的拉力的功率为
C.在内,电动机提供的拉力的功率为
D.动滑轮重为
五、科普阅读题
15.阅读《桔槔和辘轳》,回答问题。
桔槔和辘轳
中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着:“井深用辘轳,井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具,如图甲所示,在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根绳与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重,也不能太轻,太重落桶时费力,太轻提水时费力。石头到底多重呢?假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F,只不过落桶时F方向向下,提水时F方向向上,不计桶本身重力,利用杠杆平衡条件,我们可以计算出对于等臂的桔槔,石头重G石=,也就是石头的重力是所汲水重的一半。
桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,极大限制了农业发展。辘轳的出现,弥补了桔槔的功能缺陷,既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求(如图乙所示)。辘轳是典型的轮轴,其结构如图丙所示,半径较大的是轮,半径较小的是轴,轮轴是能够连续转动的杠杆,支点就在转轴线上。R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,当轮轴匀速转动时,有F1R=F2r,且R>r,所以F1根据上述材料,回答下列问题。
(1)与桔槔相比,辘轳的优势是 (写出一条即可);
(2)辘轳是 杠杆;(选填“省力”或“费力”)
(3)用桔槔汲水时,不计桶本身重力,设所提水重为G水,石头重为G石,动力臂为l1,阻力臂为l2,提水时人施加在绳上的力F方向向上,如果桔槔匀速转动,根据杠杆平衡条件,下列关系式符合提水情景的是 ;(选填选项前的字母)
A.G水l1=G石l2 B.(G水-F)l1=G石l2 C.(G水+F)l1=G石l2
(4)使用辘轳时,若想更加省力,可以进行改进,请你列举出一条 。
六、实验探究题
16.小明同学在学习滑轮时,老师讲到:理想的动滑轮最多省一半力,其实省力的多少与拉力和竖直方向的夹角大小有关,如图甲所示。小明就此问题展开如图乙所示的实验探究,并将所测数据记录在表格中。
序号 1 2 3
拉力F/N 3.0 3.8
(1)如图丙所示,这是第三步实验时弹簧测力计的示数,则F3= N;
(2)通过分析实验数据可初步得出结论:使用动滑轮提升同一重物时,拉力F与竖直方向的夹角θ越大,需要的拉力F越大。请你从杠杆平衡条件的角度分析其中的原因: 。
七、综合题
17.小明是学校的升旗手,他将一面国旗在国歌声中匀速升到旗杆顶端。请问:
(1)旗杆顶端装有定滑轮,利用它来升国旗,目的是改变 ;
(2)国旗匀速上升过程中国旗的动能 ,重力势能 机械能 。(填变大、变小、不变)
18.如图所示,滑轮下挂重60N的物体G,滑轮重6N,绳和杠杆都是轻质的(质量不计)要在图示位置使杠杆平衡,需在杠杆的A处,施加一个竖直向上的力F
(1)请在图中作出绳对杠杆的作用力F′,力F′的大小是 N
(2)在杠杆的A处,施加一个竖直向上的力F,在图中画出这个力的力臂L ;这个力的大小应是 N.(杠杆上刻线的间距相等)
19.电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示,是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向,使轿厢升降自如。
(1)图甲中A滑轮是 (“定”或“动”)滑轮,B滑轮 (“能”或“不能”)省力;
(2)电梯在匀速上升过程中,轿厢的动能 ,配重的重力势能 ;(“增大”、“减小”或“不变”)
(3)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯,在载重一定的情况下,下列最能体现该电梯运行特点的是 ;
A.做功多 B.安全可靠 C.功率大 D.机械效率高
(4)如图乙所示是某次电梯上升时的v﹣t图象,若配重的质量为500kg,电梯匀速运行阶段,配重的重力做功为 J。
八、计算题
20.工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定,滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m,所用的拉力为300N,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)钢绳自由端移动的距离;
(3)当所运送建材的重为1100N时,工人作用在绳子上的拉力。
21.用如图所示滑轮组在15s内将重1000N的物体匀速上升了3m,人用拉力的F为400N,不计绳重和摩擦力.
求:
(1)动滑轮的重;
(2)绳子自由端拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)若将重物的重力增加200N后,用这滑轮组将重物匀速提高相同的高度,该滑轮组的机械效率是多少?(结果百分数保留一位小数)
答案解析部分
1.【答案】等臂;方向
【知识点】定滑轮及其工作特点
2.【答案】杠杆
【知识点】轮轴及其他常见简单机械
3.【答案】大于;1;变大
【知识点】动能和势能的大小变化;定滑轮及其工作特点;动滑轮及其工作特点;功的计算及应用
4.【答案】30;右;30
【知识点】动滑轮拉力的计算;功的计算及应用
5.【答案】200;400
【知识点】二力平衡的条件及其应用;滑轮组绳子拉力的计算
6.【答案】6;0.1;0.5
【知识点】功率的计算;速度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;滑轮组绳子拉力的计算
7.【答案】B
【知识点】杠杆的分类;滑轮组及其工作特点
8.【答案】B
【知识点】动滑轮及其工作特点;动滑轮拉力的计算
9.【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点
10.【答案】A
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
11.【答案】C
【知识点】定滑轮及其工作特点
12.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;平衡力的辨别;定滑轮及其工作特点;动滑轮及其工作特点
13.【答案】B,C
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算;滑轮组的设计与组装
14.【答案】C,D
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
15.【答案】便于深井汲水;省力;B;让轮半径大一些或轴半径小一些
【知识点】轮轴及其他常见简单机械
16.【答案】(1)4.6
(2)使用动滑轮提升同一重物时,阻力、阻力臂不变,当拉力 与竖直方向的夹角 增大时,动力臂减小,由杠杆平衡条件可知拉力增大
【知识点】动滑轮拉力的计算
17.【答案】(1)施力方向
(2)不变;变大;变大
【知识点】动能和势能的大小变化;定滑轮及其工作特点
18.【答案】(1)33
(2);44
【知识点】杠杆的平衡条件;动滑轮及其工作特点
19.【答案】(1)定;不能
(2)不变;减小
(3)C
(4)6×104
【知识点】动能和势能的大小变化;定滑轮及其工作特点;功的计算及应用
20.【答案】(1)100N;(2)18m;(3)400N
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
21.【答案】(1)解:动滑轮的重:
G动=nF﹣G=3×400N﹣1000N=200N;
答:动滑轮的重为200N;
(2)解:绳子自由端移动的速度:绳子自由端拉力F的功率:
P=Fv=400N×0.6m/s=240W;
答:绳子自由端拉力F的功率为240W;
(3)解:滑轮组的机械效率:
答:滑轮组的机械效率约为83.3%;
(4)解:将重物的重力增加200N后:G′=G+200N=1000N+200N=1200N,绳子的拉力:此时滑轮组的机械效率:
答:若将重物的重力增加200N后,用这滑轮组将重物匀速提高相同的高度,该滑轮组的机械效率约为85.7%.
【知识点】动滑轮拉力的计算
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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