一、选择题
第 2 节 滑轮
测试时间:20 分钟
小明用图中装置提升重为 400N 的物体,不计摩擦、绳重和滑轮自重,下列说法正确的是( )
物体匀速上升时,人对绳子的拉力为 200 牛
人将绳子拉过 1 米,物体也上升 1 米
两个滑轮均为定滑轮
使用该装置不但能省力,还能省距离
答案 A 由图可知,该装置是由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,使用滑轮组可以省力,但费距离;当 s=1m 时,h
物=0.5m;不计摩擦、绳重和滑轮自重,物体的重力为 400N,则拉力为 200N。故 A 正确。
在水平桌面上放一个重 300N 的物体,物体与桌面间的摩擦力为 60N,如图所示,若不考虑绳的重力和绳的摩擦,使物体以 0.1m/s 的速度匀速移动时,水平拉力 F 及其功率的大小分别为( )
A.20N 2W B.30N 6W C.60N 2W D.20N 6W
答案 D 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=60N,由图可知,n=3,不考虑
???? 拉 60N
绳的重力和摩擦,绳子自由端的水平拉力为 F= 3 = 3 =20N;水平拉力的功率 P=Fv=Fnv 物=20N×3×0.1m/s=6W。
用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重、绳重及摩擦,则最省力的是( )
???? ???? ????
答案 C 在不计滑轮自重、绳重及摩擦的情况下,F1=2,F2=G,F3=3,F4=2,故 C 最省力。
4.(多选)关于定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用,下列说法正确的是( )
使用定滑轮能省力,还能改变力的方向
使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向
使用滑轮组既能省力,又能改变力的方向
使用滑轮组一定改变力的方向
答案 BC 使用定滑轮不能省力,但能改变力的方向,故 A 说法错误;使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向,故 B 说法正确;使用滑轮组既能省力,又能改变力的方向,但不一定改变力的方向,故 C 说法正确,D 说法错误。
如图所示的滑轮组上挂两个质量相等的钩码 A、B,放手后将出现的现象是(忽略滑轮重、绳重及摩擦)( )
A.A 下降B.B 下降 C.保持静止 D.无法确定
答案 A B 所在的滑轮为动滑轮,动滑轮可省一半的力,A 所在的滑轮为定滑轮,定滑轮不省力;A 与 B 质量相等,重力相等,将 B 拉起只需 A 重力的一半即可,所以 A 下降,B 上升。
如图所示,用滑轮装置提升同一重物,若不计滑轮自重、绳重及摩擦,则省力情况相同的是( )
1
答案 D 若不计滑轮自重、绳重及摩擦,①是动滑轮,省一半力,F1=2G;②是定滑轮,不省力,F2=G;③是滑轮组,有三段
1 1
绳子承担物重,故 F3=3G;④是滑轮组,有 2 段绳子承担物重,故 F4=2G。则省力情况相同的是①④。
如图所示,某同学用重为 10N 的动滑轮匀速提升重为 50N 的物体。不计摩擦、绳重,则该同学所用拉力 F 的可能值是( )
A.20N B.25N C.30N D.35N
答案 D 由题图可知:拉力 F 的方向不是竖直向上的,则力 F 的力臂将不再等于动滑轮的直径,而是小于动滑轮的直径,
???? + ???? 轮 50N + 10N
如图,根据杠杆的平衡条件有 F1l1=(G+G 轮)l2,因为 l1<2l2,所以 F> 2 = 2 =30N。
二、填空题
如图所示,A 物体质量为 2kg,在力 F 的作用下沿水平地面做匀速直线运动,物体运动了 5m,弹簧测力计读数为 5N,若不计绳与轮之间的摩擦、绳重、动滑轮重,则 A 受地面的摩擦力为 N,拉力 F 做的功是 J。
8.答案 10 50
解析 图中滑轮为动滑轮,若不计绳与轮之间的摩擦、绳重、动滑轮重,物体沿水平地面做匀速直线运动,所以
f=2F=2×5N=10N;物体通过距离 5m,所以绳子自由端通过的距离 s=ns 物=2×5m=10m,所以拉力做功 W=Fs=5N×10m=50J。
如图所示,A 重 50N,B 重 30N,在拉力 F=20N 作用下,A、B 向右做匀速直线运动,如果 C 绳拉力是 10N,在滑轮重、绳重和 绳与滑轮间摩擦不计的情况下,B 受水平面的摩擦力是 N;若 A 向右运动的速度是 2m/s,B 的速度是 m/s。
答 案 5 4
解析 因为 A、B 向右做匀速直线运动,所以 A、B 在水平方向上受平衡力作用,因为 C 绳拉力是 10N,根据动滑轮的使用
1
特点知,B 受绳的拉力 FB=2×10N=5N,则 B 受水平面的摩擦力 fB=FB=5N;若 A 向右运动的速度是 2m/s,B 的速度是 A 速度的
2 倍,故 vB=2m/s×2=4m/s。
如图所示是一种新式圆规,它的固定脚和转动脚之间的距离(圆的半径)能直接通过标尺显示,用该圆规作图时,它可以看成是简单机械中的 ,使用时,所画的圆的半径越小,越 。
答案 轮轴 省力
解析 由图可知,圆规的转动脚相当于一个轮,而固定脚相当于一个轴,因此,用该圆规作图时,它可以看成是简单机械中的轮轴,使用时,由于动力作用在较小的轴上,而阻力作用在较大的轮上,所以它是费力的;所画的圆的半径越大,越费力, 而半径越小,则越省力。
如图所示,弹簧测力计的示数为 5N,则拉力 F 是 N;若不计绳、滑轮的重力及摩擦,物体匀速上升,物体重 G=
N。
11.答案 5 10
解析 绳子可以传递拉力,且拉力大小不变,弹簧测力计的示数为 5N,则拉力 F 是 5N;若不计绳重、滑轮重及摩擦,物体匀速上升,则物体重 G=2F=2×5N=10N。
三、作图题
如图所示,在 A 处或 B 处的虚框内添加一个滑轮,利用三个滑轮组成滑轮组,要求使用时最省力。添加滑轮并完成滑轮组绕法。
答案 如图所示
解析 若在 A 处添加滑轮,是一个定滑轮,则滑轮组只有一个动滑轮,绕绳后承担物重的绳子段数最多为三段;若在 B 处添加滑轮,是一个动滑轮,绕绳后承担物重的绳子段数最多为四段,更省力。
四、计算题
如图所示,重为 7N 的长方体 A 被夹在两块竖直放置的足够长的平板 MN、PQ 之间,其中 MN 板表面光滑,PQ 板表面粗糙, 在滑轮 b 下挂一重为 10N 的物体 B 时,物体 A 在两板之间匀速下降,若在重物 B 下再挂另一重物 C 时,恰能使长方体 A 在两板之间匀速上升,求重物 C 的重是多少?(滑轮重、绳重、轮与轴之间的摩擦不计)
13.答案 8N
解析 (1)当物体 A 匀速下降时,物体 A 受到向下的重力、向上的摩擦力、绳子向上的拉力,其关系为:GA=F+f,滑轮组有
1 1
2 段绳子承担总重,可得到物体 A 对绳子拉力:F=2GB=2×10N=5N,物体 A 受到的摩擦力 f=GA-F=7N-5N=2N;(2)物体 B 下挂重
物 C 时,物体 A 匀速上升,物体 A 受到向下的重力、绳子向上的拉力、向下的摩擦力,其关系为 F'=GA+f;物体 A 对滑轮组
1 1
的拉力 F'=2(GB+GC),即 GA+f=2(GB+GC),代入数据解得 GC=8N。
第 2 节 滑轮
基础闯关全练拓展训练
1.(2019 湖南永州模拟)在日常生活中,用 100N 的拉力不能提起重 150N 的物体的简单机械是( )
A.杠杆 B.斜面
C.一个定滑轮 D.一个动滑轮
答案 C 用 100N 的拉力提起重 150N 的物体,必然是一个可以省力的简单机械。杠杆、斜面可以省力;定滑轮只能改变力的方向,不可以省力;动滑轮可以省力。因此定滑轮不能用 100N 的拉力提起重 150N 的物体,故正确答案为 C。
如图所示是塔式起重机的起重滑轮组的三种绕绳方式,摩擦和绳重不计,起吊相同重物时,钢丝绳上的拉力( )
A.甲最小 B.乙最小
C.丙最小 D.三种方式同样大
答案 C 吊起相同重物,滑轮组的动滑轮上绳子股数越多越省力,丙图中的绳子股数最多,所以最省力的是丙。
如图所示的装置中,每个滑轮重 1N,物块重 10N,不考虑绳重及摩擦,当物块匀速上升时,拉力 F 为( )
A.2.5N B.3N C.3.5N D.3.25N
(
n
)答案 D 1
如图所示,F1 提起下面的重物和其中一个动滑轮,2 股绳子承担物重,根据 F= (G+G 动)可
1 1
知,F1= ×(10N+1N)=5.5N,同理,F= ×(5.5N+1N)=3.25N。
2 2
4.(2018 湖南长沙模拟)使用如图所示的装置提升同一个物体,(不计滑轮重、绳重和摩擦)最省力的装置是( )
答案 D 在不计滑轮重、绳重和摩擦的情况下:A 图是定滑轮,由定滑轮的特点可知,不省力,即 FA=G;B 图是动滑轮,由动
1 1
(
2
)滑轮的特点可知,省一半的力,即 FB=2G;C 图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 2 股,则 FC= G;D 图是滑轮组,绕在动滑轮上
1
(
D
)的绳子有 3 股,则F = G。由以上分析可知:在滑轮重、绳重及摩擦不计的情况下最省力的是 D。
3
能力提升全练拓展训练
1.在学校物理科技节上,玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。如图所示,当一学生握
住中间细细的圆柱体并保持静止时,玲玲老师用两个弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线,使“整根”细线向右做匀速运动,神奇的是:左手甲弹簧测力计的示数为 4.8N,右手乙弹簧测力计的示数却只有 1.6N。“同一根”细线右端所受拉力小,为何细线还能向右匀速运动呢?原来中空的细圆柱体内部另有“机械”,你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中的(不计滑轮重、线重及摩擦)( )
答 案 B
1
(
3
)由“左手甲弹簧测力计的示数为 4.8N,右手乙弹簧测力计的示数却只有 1.6N”可知,F 乙= F 甲,A 图中,F 甲=F 乙,C
1
(
3
)图中,F 甲= F 乙,D 图中,F 甲=4F 乙。故只有 B 符合题意。
2.(2018 四川绵阳二模)如图所示,物体 M 放在水平桌面上。现通过一动滑轮(质量和摩擦均不计)在绳子自由端施加一拉力
F,拉着 M 向左做匀速直线运动,此时弹簧测力计(质量可忽略)示数为 10N。若在 M 上加放一物块 m,要保持 M 向左继续做匀速直线运动,需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F',则( )
A.M 运动时受到向左的摩擦力
加放 m 前,M 受到 20N 的摩擦力
加放 m 前,M 受到 10N 的摩擦力
加放 m 后,力 F'保持 10N 不变
答案 B 加放 m 前,M 向左做匀速直线运动,F 的大小等于弹簧测力计的示数,并且 M 受到向左 2×10N=20N 的拉力作用, 而 M 受到向右的摩擦力与向左的拉力为平衡力,因此加放 m 前,M 受到 20N 的摩擦力,故 A、C 错误,B 正确;若在 M 上加放一个物块 m,在绳自由端施加力 F'使 M 和 m 向左做匀速直线运动,此时物块 m 不受摩擦力作用,由于 M 对桌面的压力增大, 所以 M 受到桌面的摩擦力增大,故F'大于 10N,故 D 错。
三年模拟全练拓展训练
1.(2018 四川成都成华模拟,32,★☆☆)如图所示,质量分别为 m1、m2、m3(m1>m2)的物体通过轻绳和弹簧连接起来,三个物体均处于静止状态。不计弹簧自重、绳重和摩擦,关于此装置的说法正确的是( )
绳子对质量为 m1 的物体的拉力大小为 m1g
绳子对质量为 m2 的物体的拉力大小为 m2g
弹簧中拉力大小为(m2-m1)g
地面对质量为 m2 的物体的支持力大小为(m2+m3-m1)g
答案 A 定滑轮只能改变力的方向,不能改变力的大小,因此绳子对质量为m1 的物体的拉力大小为 m1g,故 A 正确;绳子各处拉力相等,因此绳子对质量为 m2 的物体的拉力大小为 m1g,故 B 错误;因 m1>m2,所以 m1g>m2g,则对质量为m2 的物体进行受力分析有:m2g+F 弹=m1g,因此 F 弹=(m1-m2)g,故 C 错误;对质量为 m2 的物体进行受力分析,质量为 m2 的物体只受到弹簧的拉 力、绳子的拉力和自身的重力,因此地面对质量为 m2 的物体的支持力大小为 0,故D 错误。
2.如图所示,弹簧测力计和细线的重力不计,一切摩擦不计,重物的重力 G=10N,则弹簧测力计 A 和 B 静止时的读数分别为( )
A.10N,20N B.10N,10N
C.10N,0 D.0,0
答案 B 弹簧测力计 A 受到向右 10N 的拉力,保持静止,受向左的拉力也是 10N,则弹簧测力计 A 的读数为 10N;同理,弹簧测力计 B 两端受的力都是 10N,保持静止,则弹簧测力计 B 的读数也为 10N。
3.(2018 湖南长沙模拟,6,★☆☆)如图所示,在一水平地面上,木箱重 600N,受到的摩擦力为 300N,用力 F 拉动木箱使它匀速直线运动了 2m(不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
拉力 F 的大小为 100N
拉力 F 的大小为 200N
绳自由端移动了 4m
绳自由端移动了 1m
(
由图知,n=2
,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,则拉力
F
=
f
= ×
300N=150N
,故
A、B
错;绳自由端移动的
)答案 C 1 1
2 2
距离 s=2s 箱=2×2m=4m,故C 正确、D 错。
4.(2019 天津一模,16,★☆☆)如图所示,用滑轮匀速提升物体,滑轮 (选填“A”或“B”)可以等效为等臂杠杆,使用它的好处是 ,若物体的重力 G 均为 20 牛,不计摩擦和滑轮重力,力 F1 为 牛,物体在 5 秒内上升 2 米的过程中,力 F1 的功率为 瓦,机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案 A 可以改变力的方向 20 8 变大
解析 定滑轮只能改变力的方向,不能省力,它的本质是等臂杠杆,因此滑轮 A 可以等效为等臂杠杆;使用定滑轮的好处是
W 40J
可以改变力的方向;不计摩擦和滑轮重力,F1=G=20N;W=F1s=20N×2m=40J,P= t
量不变,高度升高,因此重力势能增大,动能不变,机械能变大。
= 5s
=8W;物体在上升的过程中,速度不变,质
5.(2018 广西北海模拟,17,★★☆)用如图所示的滑轮组提升重物,用笔画线代替绳子画出最省力的绳子绕法。
答案 如图所示
解析 图中只有一个动滑轮,则由 3 段绳子承担物重是最省力的绕绳方法;绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮即可。
(
石
车
拉
)6.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的石块拉至井口的装置图。已知井深 12m, 石块重 G =6×103N,汽车重 G =3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力 F =2.2×103N,汽车受到的阻力为车重的 0.1,忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力。(g 取 10N/kg)求:(7 分)
动滑轮的重力;
将石块从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功?
答案 (1)600N (2)7.92×104J
解析 (1)由图可知,承担物重的绳子股数 n=3,由于忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力,由 F 拉=
G石+G动
n 得动滑轮的重
(
拉
) (
动
拉
石
)力:G =nF -G =3×2.2×103N-6×103N=600N。(2)绳子自由端移动的距离:s=3h=3×12m=36m,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功:W=F s=2.2×103N×36m=7.92×104J。
五年中考全练拓展训练
1.(2019 四川绵阳中考,20,★★★)用水平力 F1 拉动如图所示装置,使木板 A 在粗糙水平面上向右匀速运动,物块 B 在木板 A
上表面相对地面静止,连接 B 与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2。不计滑轮重和绳重,滑轮轴光滑。则F1 与 F2 的大小关系是( )
A.F1=F2 B.F22F2
(
2
)答案 D 1
不计滑轮重和绳重,滑轮轴光滑,由图知,物体 A 对滑轮的拉力 F 绳= F1,把 A、B 看成一个整体,它在水平方向上
受到绳对它向右的拉力(大小为 F 绳)和向左的拉力 F2、向左的摩擦力 f,该整体匀速运动,受力平衡,故 F 绳=F2+f>F2,即
1F >F ,所以 F >2F 。
2 1 2 1 2
2.如图,用重为 0.2N 的动滑轮将重 2N 的物体匀速提升,不计摩擦和绳重,则所用的拉力为( )
A.1N B.1.1N C.1.2N D.2.2N
答案 B 1 1
由图知,n=2,不计摩擦和绳重,则拉力 F= (G 物+G 动)= ×(2N+0.2N)=1.1N。
2 2
3.(2018 浙江宁波中考,15,★★☆)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
弹簧测力计读数为 9N
物体 A 和地面之间有摩擦力
如果增大 F2,物体A 可能向左运动
答案 D 由图知,水平使用滑轮组,n=2,绳端移动速度 v=2v 物=2×0.1m/s=0.2m/s,拉力做功的功率
P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W,A 正确;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,B 正确;物体 B 受绳的拉力FB=2F2=2×3N=6N,由于物体 B 向左做匀速直线运动,则 fB=FB=6N,方向水平向右。对 A 受力分析知,A 受水平向右的 F1=4N、B 对 A 水平向左的摩擦力 fA=fB=6N、地面对 A 的摩擦力 f,由力的平衡有
fA=F1+f,代入数据得f=fA-F1=6N-4N=2N,方向水平向右,C 正确;如果增大 F2,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。
4.如图所示,某人在 A 处提起物体,请在图中画出最省力的绳子绕法。
答案 如图所示
解析 题图中定、动滑轮各一个,人在 A 处向上拉绳子,绕成由三股绳子承担物重的滑轮组最为省力,如答案图。
