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11.2 滑轮 高频易错必刷题
一、选择题
1.(2020?绍兴_??????????????????_乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论,又能直接显示出钩码的重力大小,于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)。下列四套装置中能实现的是( )
A.B.C.D.
2.(2020?犍为模拟)如图所示的四种机械装置中,不能省力的装置是( )
A.自行车的脚踏板 B. 旗杆顶的定滑轮
C. 水管上的水龙头 D. 大门上的门把手
3.(2017?桂林)某升降式晾衣架的结构如图所示,该晾衣架没有应用到的简单机械是( )
A.动滑轮 B.定滑轮 C.轮轴 D.斜面
4.(2020?潮阳区一模)在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式,如果不计机械自重、绳重和摩擦,所用动力最小的是( )
A. B. C. D.
5.(2020?宁波模拟_?????????????¤????_用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力,在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度(不计绳重、轮重和一切摩擦)。下列说法正确的是( )
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲绳子自由端移动速度小于乙绳的
C.甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D.甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
6.(2021?涪城区模_????????????????¤?_,三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么这三个力的关系是( )【出处:21教育名师】
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F2>F1>F3 D.F2<F1<F3
7.(2020?双台子区二模)A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示,把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下,若要使它们处于静止状态,则图乙的虚线框内悬挂B物体的个数是(不计摩擦和滑轮的自重)( )
A.2 B.4 C.6 D.8
8.(2020?南安市_?¨????????????????_用相同滑轮组装成甲、乙两种装置,用相等拉力F分别匀速提升重为G1=56N、G2=36N的两个物体,不计绳重和摩擦,则每个动滑轮的重力为( )
A.2N B.4N C.8N D.10N
9.(2020?荔湾区一_?¨??????????????¤?_,用20N的拉力向上拉动绳子,使重为50N的物体5s内匀速升高5m(不计绳重和摩擦)。则下列说法不正确的是( )
A.绳子自由端拉的距离为15m
B.动滑轮重为10N
C.物体上升的速度为1m/s
D.绳子自由端拉动的速度为6m/s
10.(2018?苏州_?¨????????????????_示,吊篮重400N,动滑轮的总重为50N,定滑轮重40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时,人需用力( )
A.218 N B.220 N C.210 N D.236 N
11.(2019?陕西)工人用如图所示的装置运送砂石,下列说法正确的是( )
A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C.绳子自由端下拉1m,桶上升2m
D.质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
12.(2020?章丘区模拟)如图所示,拉力F=4N,则甲、乙两弹簧测力计的示数分别为( )(忽略绳重及摩擦)【版权所有:21教育】
A.8 N、8N B.12 N、8N C.8 N、12 N D.12 N、12 N
13.(20_19??????é?????_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.F2<F1<2F2 C.F1=2F2 D.F1>2F2
14.(202_0???é???·??¨????_)如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M为重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知OA:OB=1:2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
A.工人对地面的压力为400N
B.建筑材料P重为600N
C.建筑材料P上升的速度为3m/s
D.物体M对地面的压力为4400N
二、填空题
15.(2021?河_è??????¨??????????_图所示,高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个 滑轮,用它可以改变力的 。
16.(2018?海珠_???????¨?????°????_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,小华在图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)若小华所用的拉力为20N,则小明和小杰受到的拉力分别为 N、 N(摩擦忽略不计)。
17.(2019?河南模_????????????????¤?_是一种手动升降衣架的结构示意图,它用到了我们学过的简单机械﹣﹣﹣﹣滑轮组,使用这种机械的目的是 (写出一点即可)。若图中虚线框内部分的自重为0.9kg,某次在衣架挂上总重为7.5kg的湿衣服匀速提升时,绳子自由端的拉力至少为 N(忽略绳重和摩擦,g取10N/kg)
18.(2021?莲湖_????¨???????é??é??_铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂坠砣,其中定滑轮的作用是 ;不计滑轮和钢绳自重及摩擦,若要使输电线A端受到的拉力大小为1×104N,则坠砣受到的总重力为 N,若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了 cm(不考虑钢绳的热胀冷缩)。
三、实验探究题
19.(2019?福建一模)小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置图如图所示。
实验次数 物重G/N 测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
(1)在探究定滑轮时,照图_????????????è§????_读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会 (“变大”、“变小”或“不变”)。21教育网
(2)在探究动滑轮时_?????§????????????_,记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是 。请给出一条减小此差异的建议 。
20.(20_19????????????_二模)在探究动滑轮使用特点的实验中,各小组按照图甲(a)中所示的实验器材进行实验,每个小组的实验器材都相同(摩擦力可忽略不计)。
甲小组按照实验要求在滑轮上挂_???é??????????????_向上拉弹簧测力计,每次都匀速提起钩码,如图(a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时,没有注意按照要求规范操作,他们斜向上拉弹簧测力计,匀速提起钩码,实验情况分别如图(b)、(c)所示。各小组的实验数据记录在表格中。
表一(甲小组) 表二(乙小组) 表三(丙小组)
实验 序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛) 实验
序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛) 实验
序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛)
1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8
2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6
3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3
(1)由所学知识我们知道:若不计绳重和摩擦,使用动滑轮可以省一半的力,根据以上小组的实验,请求出他们所用动滑轮的重力为 N。21·cn·jy·com
(2)分析比较实验序号1、4、7(或2、5、8或3、6、9)的实验数据和相关条件,得出的初步结论是: 。
(3)如果家里安装日光灯,你认为更合理的为 图。
四、计算题
21.(2020?高州市月考)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:www.21-cn-jy.com
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
22.(2020?南_??????????????????_所示,重500N的人站在重1000N的小车上。小车上的人想通过自己拉动滑轮组将自己在水平地面上匀速移动2m。小车与地面间的摩擦力是小车对地面压力的0.1倍忽略滑轮重力、摩擦和绳重。
(1)请你画出最省力的滑轮组绕法。
(2)求出人拉绳的最小拉力。
(3)绳子被人拉过来的长度为多少m?
11.2 滑轮 高频易错必刷题
一、选择题
1.(2020?绍兴_??????????????????_乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论,又能直接显示出钩码的重力大小,于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计)。下列四套装置中能实现的是( )【来源:21cnj*y.co*m】
A. B. C. D.
解:
(1)在AC_??¤?????????é?????_挂在拉环上(即左边测力计倒置使用),因为弹簧测力计本身有重力,所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和,则不能直接显示出钩码的重力大小,故AC错误;
(2)在BD两图中,钩码挂在挂钩上(即左边测力计正常使用),所以能直接显示出钩码的重力大小;
①B图中,右边的测_???è?????????????¨_,此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和,而左边测力计的示数等于钩码的重力,所以两边测力计的示数不相等,不能得出正确结论,故B错误;
②设两测力计的重力均为G,由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子,则绳子的拉力为F=G1+G;
D图中,左边测力计的示数为:F左=G1;
手拉右边测力计的挂钩,由力的平衡条件可得,右边测力计的示数(即测力计受到向下的拉力):F右=F﹣G=G1+G﹣G=G1;21cnjy.com
所以,F左=F右=G1,能得出正确结论,故D装置中能实现所有的要求;
答案:D。
2.(2020?犍为模拟)如图所示的四种机械装置中,不能省力的装置是( )
A.自行车的脚踏板 B. 旗杆顶的定滑轮
C. 水管上的水龙头 D. 大门上的门把手
解:A、自行车的脚踏板是轮轴,轮半径大于轴半径,在使用时动力臂大于阻力臂,是省力机械,故A不符合题意;
B、旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆,动力臂等于阻力臂,既不省力也不费力,故B符合题意;
C、水管上的水龙头是轮轴,轮半径大于轴半径,在使用时动力臂大于阻力臂,是省力机械,故C不符合题意;
D、大门上的门把手是轮轴,轮半径大于轴半径,在使用时动力臂小于阻力臂,是省力机械,故D不符合题意;
答案:B。
3.(2017?桂林)某升降式晾衣架的结构如图所示,该晾衣架没有应用到的简单机械是( )
A.动滑轮 B.定滑轮 C.轮轴 D.斜面
解:A、动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,连接在横梁上与晾衣架一起升降的滑轮为动滑轮,故A不符合题意;21世纪教育网版权所有
B、定滑轮可以改变力的方向,但不省力,固定在天花板上的滑轮为定滑轮,故B不符合题意;
C、使用轮轴可以省力,也可改变力的方向,固定在墙上有摇臂的为轮轴,故C不符合题意;
D、从晾衣架的结构图上看,没有用到斜面,故D符合题意。
答案:D。
4.(2020?潮阳区一模)在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式,如果不计机械自重、绳重和摩擦,所用动力最小的是( )
A. B.
C. D.
解:不计机械自重绳重和摩擦,即在理想状况下:
A、图示是一个定滑轮拉力F1=G;
B、根据勾股定理知h=m=3m,图中为斜面,F2×5m=G×3m,得到F2=0.6G;
C、如图所示,由图可知==,
由杠杆平衡条件可得:F3×L2=G×LG,拉力F3=G×=G=0.4G;
D、由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,拉力F4=G=G≈0.3G;
因此最小拉力是F4。
答案:D。
5.(2020?宁_????¨?????????????_所示,用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力,在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度(不计绳重、轮重和一切摩擦)。下列说法正确的是( )
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲绳子自由端移动速度小于乙绳的
C.甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D.甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
解:A、不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G物+G动),n1=2,n2=3,
所以绳端的拉力:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),所以F1>F2,故A错误;
B、由图知,n甲=2,_n??????3??????_滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物,所以甲绳子自由端移动速度小于乙绳的自由端移动的速度,故B正确;
C、使用动滑轮能够省力,为省力杠杆,故C错误;
D、因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,所以s1=2h,s2=3h,则s1≠s2,故D错误;
答案:B。
6.(2021?涪城区模拟)_??????????¤???????_个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么这三个力的关系是( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F2>F1>F3 D.F2<F1<F3
解:由题意可知,滑轮的重和绳的摩擦不计,
假设物体与地面的摩擦力为f,
第一幅图中滑轮为定滑轮,不省力,则F1=f,
第二幅图中滑轮为动滑轮,省一半的力,则F2=f,
第三幅图中滑轮为动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,费1倍的力,则F3=2f;
所以,F2<F1<F3,故ABC不符合题意,D符合题意。
答案:D。
7.(2020?双台子区二模)A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示,把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下,若要使它们处于静止状态,则图乙的虚线框内悬挂B物体的个数是(不计摩擦和滑轮的自重)( )21教育名师原创作品
A.2 B.4 C.6 D.8
解:
由图1可知,当m=20g时,VA=10cm3,VB=40cm3,
则ρA===2g/cm3,ρB===0.5g/cm3,
所以ρA:ρB=2g/cm3:0.5g/cm3=4:1;
因为A、B的体积相同,
所以由G=mg=ρVg可得,A、B的重力之比:
GA:GB=ρAVg:ρBVg=ρA:ρB=4:1;
由图2可知,使用的滑轮组中n=2,不计摩擦和滑轮的自重,
要使它们处于静止状态,设方框中挂N个B物体,
则有:N?GB=2GA,
则N=2×=2×=8。
答案:D。
8.(2020?南安_????¨?????????????_,用相同滑轮组装成甲、乙两种装置,用相等拉力F分别匀速提升重为G1=56N、G2=36N的两个物体,不计绳重和摩擦,则每个动滑轮的重力为( )21·世纪*教育网
A.2N B.4N C.8N D.10N
解:由图甲可知,n=3,不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)可得,G动=3F﹣G1,①
由图乙可知,n=2,不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)可得,G动=2F﹣G2,②
3F﹣G1=2F﹣G2,代入数据,
F=G1﹣G2=56N﹣36N=20N,
F=20N代入①,G动=3F﹣G1=3×20N﹣56N=4N。
答案:B。
9.(2020?荔湾区一模_?????????????¤????_用20N的拉力向上拉动绳子,使重为50N的物体5s内匀速升高5m(不计绳重和摩擦)。则下列说法不正确的是( )
A.绳子自由端拉的距离为15m
B.动滑轮重为10N
C.物体上升的速度为1m/s
D.绳子自由端拉动的速度为6m/s
解:
A、由图知,n=3,绳子自由端拉的距离:s=3h=3×5m=15m,故A正确;
B、不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动),
则动滑轮的重力:G动=3F﹣G=3×20N﹣50N=10N,故B正确;
CD、物体上升的速度:v物===1m/s,
绳子自由端拉动的速度:v=3v物=3×1m/s=3m/s,故C正确、D错误。
答案:D。
10.(2018?苏州模拟)_??????????¤???????_篮重400N,动滑轮的总重为50N,定滑轮重40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时,人需用力( )21*cnjy*com
A.218 N B.220 N C.210 N D.236 N
解:将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,由于他们处于静止状态,受力平衡。
则人的拉力F=(400N+50N+600N)=210N。
答案:C。
11.(2019?陕西)工人用如图所示的装置运送砂石,下列说法正确的是( )
A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小
B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆
C.绳子自由端下拉1m,桶上升2m
D.质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
解:
A、定滑轮能改变力的方向,但不能改变力的大小,故A错误;
B、动滑轮实质是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆,属于省力杠杆,故B正确;
C、由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h,若绳子自由端下拉1m,则桶上升0.5m,故C错误;
D、工人向下拉绳子时,绳子会对人施加向上的拉力,为避免人被绳子拉上去,
所以人提供的最大拉力F最大=G人=m人g=65kg×10N/kg=650N;
不计绳重、动滑轮重和摩擦时,利用该滑轮组能提起的最大物重G最大=2F最大=2×650N=1300N,
则提升物体的最大质量:m最大===130kg,故D错误。
答案:B。
12.(2020?章丘区模拟)如图所示,拉力F=4N,则甲、乙两弹簧测力计的示数分别为( )(忽略绳重及摩擦)
A.8 N、8N B.12 N、8N C.8 N、12 N D.12 N、12 N
解:绳子静止,根据二力平衡,绳子两头的拉力是相等的,每根绳子的拉力都是4N;
弹簧秤甲的拉力由三段绳子来承担,每根绳子的拉力大小都是4N,所以甲的读数是12N;
弹簧秤乙的拉力由两段绳子来承担,每根绳子的拉力大小都是4N,所以乙的读数是8N。
答案:B。
13.(2019_??????é???????¨?°?_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.F2<F1<2F2 C.F1=2F2 D.F1>2F2
解:由图知,
(1)动滑轮在水平方向上受到三个力的作用:水平向右的拉力F1,墙壁对它水平向左的拉力F墙,木板A对它水平向左的拉力F木板,
由于木板向右匀速运动,所以F1=F墙+F木板,
由于同一根绳子各处的拉力相等,所以F木板=F1,
由于力的作用是相互的,所以动滑轮对木板A的拉力为F动=F木板=F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
(2)物块B在水平方向上受到两个力的作用:绳子对它向左的拉力F2,木板A对它向右的摩擦力fA对B;由于物块B保持静止,所以F2=fA对B;
木板A在水平方向上受到三个力的作用:动滑轮对木板向右的拉力F动,物体B对木板向左的摩擦力fB对A,地面对木板向左的摩擦力f地面,
由于木板向右匀速运动,所以F动=fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的,所以fB对A=fA对B=F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F动=F2+f地面,
即F1=F2+f地面,
也就是F1=2F2+2f地面,
所以F1>2F2。
答案:D。
14.(20_20???é???·??¨?_拟)如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M为重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,已知OA:OB=1:2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
A.工人对地面的压力为400N
B.建筑材料P重为600N
C.建筑材料P上升的速度为3m/s
D.物体M对地面的压力为4400N
解:
(1)当工人用300N的力竖直向下拉绳子时,因力的作用是相互的,则绳子对工人会施加竖直向上的拉力,其大小也为300N,
此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支,
由力的平衡条件可得:F+F支=G,
则F支=G﹣F=700N﹣300N=400N,
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,
所以工人对地面的压力:F压=F支=400N,故A正确;
B、由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计,
由F=(G+G动)可得,建筑材料P重;
G=2F﹣G动=2×300N﹣100N=500N,故B错误;
C、物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度v=v绳=×1m/s=0.5m/s,故C错误;
D、定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,
由力的平衡条件可得:FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N;
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即FA=F′A=1000N;
根据杠杆的平衡条件:FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2,
所以,FB===500N;
因为物体间力的作用是相互的,
所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力,即FB′=FB=500N;
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,
则物体M受到的支持力为:FM支持=GM﹣FB′=5000N﹣500N=4500N,
因为物体间力的作用是相互的,
所以物体M对地面的压力:FM压=FM支持=4500N.故D错误;
答案:A。
二、填空题
15.(2021?河西区模拟_?????????????¤????_高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个 定 滑轮,用它可以改变力的 方向 。www-2-1-cnjy-com
解:旗杆顶部滑轮的轴固定不动,是一个定滑轮;
升旗仪式上,旗手缓缓向下拉动绳子,旗子就会徐徐上升,这是因为用定滑轮可以改变力的方向。
答案:定;方向。
16.(2018?海珠区一_?¨?????°????????°?_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,小华在图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 滑轮组 。
(2)若小华所用的拉力为20N,则小明和小杰受到的拉力分别为 120 N、 140 N(摩擦忽略不计)。
解:(1)从使用的情况看,两根木棍和绳子组成的简单机械是滑轮组;
(2)小华的拉力是20N,由图可见小明那端木棍有6段绳子相连,
因此小明的拉力为:F小华=6F=6×20N=120N;
小杰那端木棍有7段绳子相连,因此小杰的拉力为:
F小杰=7F=7×20N=140N。
答案:(1)滑轮组;
(2)120N;140N。
17.(2019?河南模拟_?????????????¤????_一种手动升降衣架的结构示意图,它用到了我们学过的简单机械﹣﹣﹣﹣滑轮组,使用这种机械的目的是 省力和改变用力方向 (写出一点即可)。若图中虚线框内部分的自重为0.9kg,某次在衣架挂上总重为7.5kg的湿衣服匀速提升时,绳子自由端的拉力至少为 21 N(忽略绳重和摩擦,g取10N/kg)
解:
(1)使用滑轮组时,由于有动滑轮可以省力,由于有定滑轮可以改变力的方向,所以使用滑轮组时,可以省力,可以改变力的方向;
(2)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4,
忽略绳重和摩擦,绳子自由端的拉力:
F=(G+G动)=×(mg+m动g)=(0.9kg×10N/kg+7.5kg×10N/kg)=21N。
答案:省力和改变用力方向;21。
18.(2021?莲_???????¨???????é??_速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂坠砣,其中定滑轮的作用是 改变力的方向 ;不计滑轮和钢绳自重及摩擦,若要使输电线A端受到的拉力大小为1×104N,则坠砣受到的总重力为 5000 N,若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了 15 cm(不考虑钢绳的热胀冷缩)。
解:(1)由定滑轮的特点知,定滑轮的作用是改变力的方向;
(2)由图知滑轮组承担A端拉力为FA=1×104N;绳子股数n=2,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,则:
(3)图中坠砣_?????¨é????????è??_由端,且n=2,输电线A端向左移动,坠砣下降,则坠砣串下降高度h=2sA,坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了:
。
答案:(1)改变力的方向;(2)5000;(3)15
三、实验探究题
19.(2019?福建一模)小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置图如图所示。
实验次数 物重G/N 测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
(1)在探究定滑轮时,_??§???????????????_觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会 变小 (“变大”、“变小”或“不变”)。【来源:21·世纪·教育·网】
(2)在探究动滑_è??????????§??????_操作,记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是 动滑轮本身有重力 。请给出一条减小此差异的建议 将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里 。21*cnjy*com
解:
(1)在探究定滑轮时,照图_????????????è§????_读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上;此时弹簧测力计受力情况是:受到向上绳子的拉力(大小等于钩码重),受到向下的自身重力和手的向下拉力;这时测力计测量的是手向下的拉力,大小等于绳子自由端的拉力与测力计重力之差,所以在匀速拉动时,会造成测力计的示数变小。
(2)人在提升重物时把动滑轮也提起了,所以动滑轮本身的重力是存在差异的最主要原因;由于转轴之间有摩擦,绳也有一定重量,导致拉力也会增大。
“使用动滑轮能省一半力”是在不_è??è????¨???è??é??_力和摩擦的理想情况下才成立的,在实际实验中,动滑轮的物重和摩擦是客观存在的,要减小此差异,则动滑轮的重力不能忽略;减小此差异的方法:将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里。
答案:(1)变小;(2)动滑轮本身有重力;将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里。
20.(20_19????????????_二模)在探究动滑轮使用特点的实验中,各小组按照图甲(a)中所示的实验器材进行实验,每个小组的实验器材都相同(摩擦力可忽略不计)。
甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩_??????????????????_拉弹簧测力计,每次都匀速提起钩码,如图(a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时,没有注意按照要求规范操作,他们斜向上拉弹簧测力计,匀速提起钩码,实验情况分别如图(b)、(c)所示。各小组的实验数据记录在表格中。
表一(甲小组) 表二(乙小组) 表三(丙小组)
实验 序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛) 实验
序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛) 实验
序号 物体的重力(牛) 弹簧测力计的示数(牛)
1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8
2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6
3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3
(1)由所学知识我们知道:若不计绳重和摩擦,使用动滑轮可以省一半的力,根据以上小组的实验,请求出他们所用动滑轮的重力为 0.2 N。2·1·c·n·j·y
(2)分析比较实验_?????·1???4???_7(或2、5、8或3、6、9)的实验数据和相关条件,得出的初步结论是: 拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大 。2-1-c-n-j-y
(3)如果家里安装日光灯,你认为更合理的为 甲 图。
解:
(1)甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码,由第1次实验数据可知G=1.0N,F=0.6N;
不计绳重和摩擦,由动滑轮的特点可得F=(G+G动),
则动滑轮的重力:G动=2F﹣G=2×0.6N﹣1.0N=0.2N;
(2)分析比较实验序号1、4_???7??????2???_5、8或3、6、9)的实验数据和相关条件可知,使用动滑轮匀速提起同一重物时,测力计与竖直方向夹角不同,拉力的大小不同,并且拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大。
(3)根据(2)得出的结论“拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大”可知,图乙绳子承受的拉力大,应该选用甲图比较合理。
答案:
(1)0.2;(2)拉力与竖直方向夹角越大,拉力也越大;(3)甲。
四、计算题
21.(2020?高州市月考)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
解:(1)由图可知,绳子股数为3,则绳子自由端移动距离:s=2m×3=6m;
(2)使用动滑轮或滑_è?????????????????_物重的绳子有n段,不计绳重及摩擦,提起物体的力是物重和动滑轮重的n分之一,设物体重力为G,动滑轮重力为G0,
根据题意可得:F=,即200N=,
解得:G0=120N;
(3)若重物再增加150N,则绳子的拉力:F′===250N。
答:(1)绳自由端的移动距离是6m;
(2)动滑轮的重力为120N;
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为250N。
22.(202_0???????????????_)如图所示,重500N的人站在重1000N的小车上。小车上的人想通过自己拉动滑轮组将自己在水平地面上匀速移动2m。小车与地面间的摩擦力是小车对地面压力的0.1倍忽略滑轮重力、摩擦和绳重。
(1)请你画出最省力的滑轮组绕法。
(2)求出人拉绳的最小拉力。
(3)绳子被人拉过来的长度为多少m?
解:(1)由图可知,拉力应该向右,故从定滑轮右端的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担摩擦力,这就是最省力的绕法。如图:
(2)压力F=G=500N+1000N=1500N
摩擦力f=0.1×1500N=150N,
拉力F=×150N=50N。
(3)绳子被拉长度s=ns车=3×2m=6m。
答:(1)最省力的滑轮组绕法见解答。
(2)最小拉力为50N;
(3)绳子运动6m。
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