第3节 滑轮
【A层 基础必会】
考点一 定滑轮、动滑轮及其特点
1.如图旗杆顶部的装置为 定 滑轮,它的实质是一个 等臂 杠杆,利用它来升国旗可以 改变施力的方向 (选填“省力”“省距离”或“改变施力的方向”)。升旗时,小明将绳子拉下了15 m,则红旗被拉高了 15 m。
2.(2024·牡丹江中考)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m,物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是 (D)
A.使用动滑轮可以省距离
B.物体运动的速度为4 m/s
C.拉力的大小为5 N
D.绳子自由端移动的距离为8 m
3.(2024·盐城质检)如图所示,小宝同学想把被台风刮倒的甲树拉正,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做相当于一个 动滑轮 (选填“定滑轮”或“动滑轮”),此时有 2 段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受到300 N拉力,则小宝对绳子的拉力为 150 N,乙树受到的拉力为 150 N。
考点二 滑轮组及其特点
4.某同学设计了一种如图所示的简易电梯,由图可知 (C)
A.A是动滑轮
B.B是定滑轮
C.如果电动机向下拉动绳子,电梯厢将上升
D.该装置不能省力
5.如图所示,用不同的机械将同一物体提升,若不计机械重力及摩擦,下列装置中最省力的是 (C)
6.如图所示,用滑轮组匀速提升物体A时,弹簧测力计的示数为 5.4 N,如果不计滑轮重和摩擦,物体A的重力为 16.2 N。物体升高的高度是1 m,则拉力通过的距离是 3 m。若物体的速度是0.3 m/s,则拉力的速度是 0.9 m/s。
7.(2024·南京质检)小华要利用滑轮组把物体吊上楼,请在图中画出最省力的绕线方式。
答:
考点三 轮轴和斜面
8.甲图是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路,汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰,盘山公路修得弯弯曲曲,其主要是为了 省力 (选填“省力”“省距离”或“省功”),乙图是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景,手柄 粗 (选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
易错点 滑轮组水平拉动物体时的相关计算
9.如图所示,小强在30 s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6 m。已知物体A重为800 N,它受到的摩擦力为60 N,不计滑轮和绳重、绳与滑轮之间的摩擦,小强所用拉力为 20 N,绳子自由端移动的距离为 18 m,物体A移动的速度为 0.2 m/s 。
【B层 能力提升】
10.(2024·徐州质检)某同学使用图中装置探究滑轮组,物体重30 N,下面说法错误的是 (A)
A.该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,既省了力又改变了力的方向
B.若不考虑绳重、滑轮重及摩擦,要提起物体,拉力至少为10 N
C.若将物体提升3 cm,绳子自由端需要移动9 cm
D.实验中,该同学匀速提升物体,所用力的大小与方向有关
11.(2024·马鞍山质检)如图所示,不计滑轮、弹簧测力计及轻绳的质量,当拉力F=4 N时,整个装置处于静止状态,则甲、乙两个弹簧测力计的示数分别为 (A)
A.12 N、8 N B.8 N、8 N
C.8 N、12 N D.12 N、12 N
12.如图所示,某同学用重为10 N的动滑轮匀速提升重为70 N的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是 (D)
A.30 N B.35 N C.40N D.45 N
13.(2024·合肥期中)如图所示,物体A重150 N,物体B重15 N,此时物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳和轮及轮轴间的摩擦)。
(1)求物体B在2 s内匀速下降的距离;
(2)求物体A与水平桌面间的摩擦力;
(3)若在A端施加一个拉力,使得物体A向左做匀速直线运动,则拉力为多少
解:(1)由图可知绕过滑轮组的绳子有效段数为2,物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动,则物体B下滑的速度vB=2vA=2×0.2 m/s=0.4 m/s
B下滑的距离sB=vBt=0.4 m/s×2 s=0.8 m
(2)物体B施加在绳端的拉力F=GB=15 N
不计摩擦、绳重及滑轮重,物体A、B均做匀速直线运动,物体A受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则F拉=f,所以物体A受到的水平向左的摩擦力f=2F=2×15 N=30 N
(3)由于物体A对桌面的压力和接触面的粗糙程度都不变,A受到的摩擦力不变,但方向改变,变为水平向右,物体B施加在绳端的拉力还是等于重力,所以绳子的拉力大小不变,对物体A的拉力不变,绳子对A的拉力与摩擦力相等为30 N,对物体A进行受力分析可得:F'=f+F拉,即F'=f+f=30 N+30 N=60 N
14.(2024·新余质检)如图所示,已知工人师傅重600 N,他以最省力的绕线方案往下匀速地拉动绳子自由端,将重为300 N的物体提高了2 m,每个滑轮重18 N。请解答以下问题:(不计绳重及摩擦,装置的强度足够)
(1)画出绳子绕线方案;
(2)绳子自由端被拉动的距离;
(3)工人师傅对绳子自由端的拉力;
(4)他用此装置能提起最重的物体为多少N
解:(1)
(2)当工人以最省力的绕线方案匀速拉动绳子自由端时,动滑轮由3段绳子承担,绳子自由端移动的距离s=nh=3×2 m=6 m
(3)工人师傅对绳子自由端的拉力
F=(G物+G滑)=×(300 N+18 N)=106 N
(4)工人师傅对绳子自由端的拉力的大小等于工人的重力时,工人能拉起的物体重力最大,则
F'=G工人=600 N
物体的重力
G'物=3F'-G滑=3×600 N-18 N=1 782 N
【C层 素养培优】
15.(2024·滁州质检)如图所示,物体B重30 N,A为一动滑轮,绳的一端固定在地面上,不考虑滑轮重及摩擦力,当滑轮在力F的作用下匀速上升0.5 m时,所用拉力F为 60 N,物体上升的距离为 1 m。
点思路:使用动滑轮,绳自由端移动的距离是滑轮轴移动距离的2倍。绳自由端的力是滑轮轴上力的一半。第3节 滑轮
【A层 基础必会】
考点一 定滑轮、动滑轮及其特点
1.如图旗杆顶部的装置为 滑轮,它的实质是一个 杠杆,利用它来升国旗可以 (选填“省力”“省距离”或“改变施力的方向”)。升旗时,小明将绳子拉下了15 m,则红旗被拉高了 m。
2.(2024·牡丹江中考)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m,物体的重力为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是 ( )
A.使用动滑轮可以省距离
B.物体运动的速度为4 m/s
C.拉力的大小为5 N
D.绳子自由端移动的距离为8 m
3.(2024·盐城质检)如图所示,小宝同学想把被台风刮倒的甲树拉正,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做相当于一个 (选填“定滑轮”或“动滑轮”),此时有 段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受到300 N拉力,则小宝对绳子的拉力为 N,乙树受到的拉力为 N。
考点二 滑轮组及其特点
4.某同学设计了一种如图所示的简易电梯,由图可知 ( )
A.A是动滑轮
B.B是定滑轮
C.如果电动机向下拉动绳子,电梯厢将上升
D.该装置不能省力
5.如图所示,用不同的机械将同一物体提升,若不计机械重力及摩擦,下列装置中最省力的是 ( )
6.如图所示,用滑轮组匀速提升物体A时,弹簧测力计的示数为 N,如果不计滑轮重和摩擦,物体A的重力为 N。物体升高的高度是1 m,则拉力通过的距离是 m。若物体的速度是0.3 m/s,则拉力的速度是 m/s。
7.(2024·南京质检)小华要利用滑轮组把物体吊上楼,请在图中画出最省力的绕线方式。
考点三 轮轴和斜面
8.甲图是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路,汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰,盘山公路修得弯弯曲曲,其主要是为了 (选填“省力”“省距离”或“省功”),乙图是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景,手柄 (选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
易错点 滑轮组水平拉动物体时的相关计算
9.如图所示,小强在30 s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6 m。已知物体A重为800 N,它受到的摩擦力为60 N,不计滑轮和绳重、绳与滑轮之间的摩擦,小强所用拉力为 N,绳子自由端移动的距离为 m,物体A移动的速度为 。
【B层 能力提升】
10.(2024·徐州质检)某同学使用图中装置探究滑轮组,物体重30 N,下面说法错误的是 ( )
A.该滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,既省了力又改变了力的方向
B.若不考虑绳重、滑轮重及摩擦,要提起物体,拉力至少为10 N
C.若将物体提升3 cm,绳子自由端需要移动9 cm
D.实验中,该同学匀速提升物体,所用力的大小与方向有关
11.(2024·马鞍山质检)如图所示,不计滑轮、弹簧测力计及轻绳的质量,当拉力F=4 N时,整个装置处于静止状态,则甲、乙两个弹簧测力计的示数分别为 ( )
A.12 N、8 N B.8 N、8 N
C.8 N、12 N D.12 N、12 N
12.如图所示,某同学用重为10 N的动滑轮匀速提升重为70 N的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是 ( )
A.30 N B.35 N C.40N D.45 N
13.(2024·合肥期中)如图所示,物体A重150 N,物体B重15 N,此时物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳和轮及轮轴间的摩擦)。
(1)求物体B在2 s内匀速下降的距离;
(2)求物体A与水平桌面间的摩擦力;
(3)若在A端施加一个拉力,使得物体A向左做匀速直线运动,则拉力为多少
14.(2024·新余质检)如图所示,已知工人师傅重600 N,他以最省力的绕线方案往下匀速地拉动绳子自由端,将重为300 N的物体提高了2 m,每个滑轮重18 N。请解答以下问题:(不计绳重及摩擦,装置的强度足够)
(1)画出绳子绕线方案;
(2)绳子自由端被拉动的距离;
(3)工人师傅对绳子自由端的拉力;
(4)他用此装置能提起最重的物体为多少N
【C层 素养培优】
15.(2024·滁州质检)如图所示,物体B重30 N,A为一动滑轮,绳的一端固定在地面上,不考虑滑轮重及摩擦力,当滑轮在力F的作用下匀速上升0.5 m时,所用拉力F为 N,物体上升的距离为 m。
