第2课时 滑轮组及其绕法
题组1 滑轮组的特点
1.如图所示,工人利用滑轮组将重200 N的物体匀速向上提升到2 m高的平台上,则他所用的拉力为________N,绳子自由端向下移动的距离为________m。(不计绳重、动滑轮重及摩擦)
2.如图所示,A、B两个滑轮中,A是________滑轮,B是________滑轮,它们组合在一起构成一个滑轮组,使用它既可以________,又可以______________;在不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦时,物体与桌面间的摩擦力是90 N,匀速移动物体,水平拉力F为________N。
3.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳重及摩擦,图甲中车对绳子的拉力为________N,图乙中人对绳子的拉力为________N。
4.电气化铁路的高压输电线,无论冬夏都要绷直,才能使高压线与列车的电极接触良好,这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此,工程师设计了一个恒拉力系统,原理图如图所示,则图中的A、B滑轮为________(选填“定滑轮”或“动滑轮”)。若水泥块的总重为7800 N,则滑轮组对高压线的拉力为________N。
5.对于滑轮组的使用,下列说法中正确的是( )
A.不能省力,但可以改变用力的方向
B.可以省力,但不能改变用力的方向
C.可以省力,同时又可省距离
D.可以省力,同时可以改变用力的方向,但不能同时省距离
6.有若干个质量相等的钩码,如图所示,若要使滑轮组处于静止状态,则图中的虚线框内悬挂钩码的个数是(不计摩擦、滑轮重和绳重)( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
7.借助简单机械将重物提升,若不计滑轮重及摩擦,图的装置中最省力的是( )
题组2 滑轮组的绕法
8.如图所示,某人站在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起,请在图中用笔画线代替绳子画出滑轮组绳子的绕法。
9.如图所示,用滑轮组提升物体,已知滑轮质量均为2 kg,物体重
100 N,绳子能承受的最大拉力为50 N,请画出绳子的正确绕法,并在绳端标出力的方向。(不考虑绳重及摩擦,g取10 N/kg)
10.要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法。
11.一个工人站在地面上,使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法。
12.如图所示为一种手动升降晾衣架示意图,它由三个定滑轮和三个动滑轮组成,绳子的一端挂在一个固定在天花板的挂钩上,拉动绳子的另一端可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架横梁保持水平,请在图上画出最省力的绕线方法。
题组3 轮轴
13.如图所示是一种常见的螺丝刀,可以把它看作一个轮轴,它的________相当于轮,________(前两空均选填“刀柄”或“金属杆”)相当于轴,使用螺丝刀拧螺丝的好处是________。
14.某同学通过仔细观察发现生活中有很多简单机械,如:手钳、剪刀、镊子、扳手、钥匙等。如图所示,当把钥匙插入锁孔开锁时,锁芯随之转动,钥匙就相当于________(选填“杠杆”“轮轴”“滑轮”或“斜面”),它是一个________(选填“省力”或“费力”)的
机械。
15.如图甲所示,轮轴是一种简单机械,由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮,小轮叫轴,轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂。如图乙所示,小轿车的方向盘就相当于一个轮轴,若F1=20 N,轮的半径为20 cm,轴的直径为4 cm,不计摩擦阻力,根据F1·R= ________,可计算出F2= ________N,这说明轮轴相当于一个________杠杆。
16.物理学上经常把一些复杂的物体通过建立物理模型来方便研究,下列对应的物理模型错误的是( )
A.盘山公路——斜面
B.滚动轴承——轮轴
C.自行车把——轮轴
D.自卸货车的车厢——杠杆
17.小明和小杰握住两根较光滑的木棍,小华将绳子的一端系在其中一根木棍上,然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍,小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后,小华在A处拉绳子的另一端,用很小的力便能拉动他们。
(1)两根木棍和绳子组成的机械相当于_____________________________。
(2)若小华所用拉力为50 N,则小明承受的拉力为________N。
(3)如果小华将绳子在两根木棍上又多绕几圈,在小华拉力与上次相同时,小明和小杰的拉力将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案详析
1.100 4
2.定 动 省力 改变力的方向 30
解析: (1)由图可知,A滑轮的位置不随物体运动,是定滑轮,B滑轮要随物体运动,是动滑轮,两者组成滑轮组,使用它可以省力,还可以改变施力的方向;(2)物体做匀速运动,故受到的拉力和摩擦力大小相等,都为90 N,拉物体的力由三股绳子承担,不考虑绳重、滑轮重和滑轮摩擦,水平拉力F=13×90 N=30 N。
3.400 210 解析: 图甲中使用的是两个定滑轮,忽略绳重及摩擦,车对绳子的拉力
F甲=G=400 N;图乙中使用的是一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,n=2,忽略绳重及摩擦,人对绳子的拉力:F乙=12(G+G动)=12(400 N+20 N)=210 N。
4.定滑轮 23400 解析: A、B滑轮的轴固定不动,所以A、B是定滑轮。由图知,此滑轮组由3股绳子承担拉力,根据G水泥=13F2,F2=3G水泥=3×7800 N=23400 N。
5.D
6.B 解析: 由图可知,n=2,不计摩擦、滑轮重和绳重,要使滑轮组处于静止状态,则由滑轮组的特点可知G右=12G左,则m右=12m左,左边有4个钩码,则右边应挂2个钩码。
7.D 解析: 不计滑轮重及摩擦:图A中拉力F1=G;图B中n=2,拉力F2=12G;图C中使用的是定滑轮,拉力F3=G;图D中n=3,拉力F4=13G。
8.如图所示
解析: 因为人站在地面上用滑轮组提升重物,所以由2股绳子承担物重,应从定滑轮开始绕线,绕过下面的动滑轮,再绕过上面的定滑轮。
9.如图所示
解析: 动滑轮的重力:G动=m动g=2 kg×10 N/kg=20 N,
不考虑绳重及摩擦,最大拉力F=1n(G+G动),
承担物重的绳子股数:n=G+G动F=100 N+20 N50 N=2.4,
所以要提升物体,绳子股数取3,从动滑轮开始绕线,向上绕过定滑轮,再绕过下面的动滑轮。
10.如图所示
11.如图所示
12.如图所示
解析: 动滑轮越多越省力,所以三个动滑轮都要用上。从左边挂钩开始,从左向右逐次绕过三个动滑轮和三个定滑轮,此时最省力。
13.刀柄 金属杆 省力
解析: 螺丝刀在使用时绕中心轴转动,所以属于轮轴,轮轴是杠杆的一种变形,它的刀柄相当于轮,金属杆相当于轴,其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂;在使用螺丝刀拧螺丝时,由于动力臂大于阻力臂,所以使用螺丝刀拧螺丝可以省力。
14.轮轴 省力
15.F2·r 200 省力
解析: 由题知,F1=20 N,轮的半径R=20 cm,轴的半径r=2 cm,根据杠杆的平衡条件可得F1R=F2r,则F2=F1Rr=20 N×20 cm2 cm=200 N。轮轴实质是可绕固定轴转动的杠杆;其支点在轴心,阻力作用在轴上,动力作用在轮上,轮半径大于轴半径,所以其实质是省力杠杆。
16.B
17.(1)滑轮组 (2)250 (3)变大
解析: (1)从使用的情况看,两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组;小华在A处拉绳子的另一端,用很小的力便能拉动他们,说明使用滑轮组可以省力。(2)若小华的拉力为50 N,由图可知,小明那端木棍有5段绳子相连,因此小明受到的拉力为50 N×5=250 N。(3)如果小华将绳子在木棍上又多绕几圈,绳子的段数增加,在小华拉力与上次相同时,小明和小杰的拉力将变大。