5.2 滑轮 同步练习（含解析）

2　滑轮
【基础练习】
知识点 1　定滑轮和动滑轮
1.如图1所示,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),各力之间的大小关系正确的是(　　)

图1
A.F1=F2 B.F3=F4 C.F1=12F3 D.F2=12F4
2.如图2所示,拉力F1和F2分别经过滑轮A和B使物体沿水平方向做匀速直线运动,若物体与水平地面间的滑动摩擦力大小为5N,则F1的大小为　　　　N,F2的大小为　　　　N,如果F2水平移动2m,则物体移动　　　　m。(不计滑轮摩擦)?

图2
知识点 2　滑轮组
3.小柯用如图3所示滑轮组提升重为400N的物体,不计绳重、滑轮自重和摩擦,下列说法中正确的是(　　)

图3
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1m,物体上升0.5m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为400N
D.使用该装置不能省力,但能改变用力的方向
4.用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,请在图4中画出最省力的绕法。

图4
知识点 3　探究滑轮的特点
5.小军同学为了探究“使用滑轮组的省力情况”,使用了如图5所示的实验装置。实验前,小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N,实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计的示数(见下表)。

图5
序号
动滑轮重G0/N
所挂钩码的重力G/N
弹簧测力计的示数F/N
1
1.0
0.5
0.8
2
1.0
1.0
1.2
3
1.0
1.5
1.3
4
1.0
2.0
1.6
5
1.0
2.5
1.8
6
1.0
3.0
2.2
7
1.0
3.5
2.3
8
1.0
4.0
2.7
分析实验数据可得结论:在动滑轮的重力大于或等于钩码重力的条件下,使用该滑轮组
　　　　(填“省力”或“不省力”)。?
(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为　　　　　　　。?
(3)小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况:用另一组滑轮组将重为50N的物块从位置A匀速直线拉到位置B,请在图6中画出最省力的绕线方法。其中物块移动的距离为
　　　　cm。?

图6
【能力提升】
6.工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房,他们设计了如图7所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面),其中最省力的方案是(　　)

图7
7.利用如图8所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为(　　)

图8
A.70N B.100N C.105N D.110N
8.同一物体沿相同水平地面被匀速移动,如图9所示,拉力分别为F甲、F乙、F丙,不计滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则(　　)

图9
A.F甲F乙>F丙 C.F甲>F乙=F丙 D.F甲=F乙>F丙
9.如图10所示(滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计),物体A重50N,物体B重30N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动;如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动物体A,使物体B匀速上升,则拉力F的大小为(　　)

图10
A.10N B.20N C.30N D.50N
10.如图11所示装置中,若拉力F=4N(不计机械自重和滑轮摩擦),则甲、乙两弹簧测力计的示数分别为(　　)

图11
A.8N　8N B.12N　8N C.8N　12N D.12N　12N
11.如图12所示,物体在拉力作用下做匀速直线运动,滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计,向上拉绳的速度是1.2m/s,拉绳的力F是9N,由此可知(　　)

图12
A.物重是27N,物体移动的速度是0.4m/s
B.物重是18N,物体移动的速度是0.6m/s
C.物体受到的摩擦力是27N,物体移动的速度是0.4m/s
D.物体受到的摩擦力是18N,物体移动的速度是0.6m/s
12.[2020·绍兴] 如图13所示,由甲、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)。如图14所示四套装置中能实现的是(　　)

图13

图14
13.请在图15中画出使用滑轮组提升重物的最省力的绳子绕法。

图15
14.如图16所示,重物G重40N,若不计绳重和摩擦,匀速提起重物所用的拉力F为
22N,则动滑轮的重力是　　　　N,挂钩1受到绳子的拉力为　　　　N,挂钩2受到重物G的拉力为　　　　N。 ?

图16
15.如图17所示,重为500N的某人站在重为350N的木板上,木板呈水平状态,整个装置在空中保持静止,每个滑轮自重为50N,不计摩擦和绳重,则人对绳子的拉力大小为
　　　　N。?

图17
答案
1.B　[解析] 图甲中是动滑轮,拉力竖直向上时能够省一半的力,故F1=12(G物+G动);当拉力与竖直方向有夹角时,夹角越大,拉力越大,所以F2>F1;图乙中是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F3=F4=G物。
2.5　2.5　1
[解析] 由图知,A为定滑轮,所以F1=f=5N;B为动滑轮,所以F2=12f=12×5N=2.5N;
对于动滑轮,绳自由端移动距离应为物体移动距离的2倍,所以s物=12×2m=1m。
3.B
4.如图所示
5.(1)不省力　(2)F=G+G02
(3)如图所示　3.10
6.C　7.C　
8.B　[解析] 不计滑轮与轻绳间的摩擦,图甲中为定滑轮,拉力等于物体所受的摩擦力,即F甲=f,图乙中为动滑轮,拉力等于摩擦力的一半,即F乙=f2,图丙中为滑轮组,n=3,拉力等于摩擦力的13,即F丙=f3,所以F甲>F乙>F丙。
9.B
10.B　[解析] 由图知,滑轮组承担左边测力计拉力的绳子股数n=3,不计机械自重和滑轮摩擦,拉力F=13F左,则滑轮组受到水平向左的拉力F左=3F=3×4N=12N,根据力的相互作用可知,甲弹簧测力计的示数为12N;滑轮组承担右边测力计拉力的绳子股数n=2,不计机械自重和滑轮摩擦,拉力F=12F右,则滑轮组受到水平向右的拉力F右=2F=2×4N=8N,根据力的相互作用可知,乙弹簧测力计的示数为8N。
11.C　[解析] 由图知,n=3,不计滑轮重、绳重及滑轮摩擦,物体受到的拉力F'=3×9N=27N,物体做匀速直线运动,所以物体受力平衡,物体受到的摩擦力大小等于拉力大小,即f=F'=27N;物体移动的速度:v=v绳3=13×1.2m/s=0.4m/s。
12.D　[解析](1)在A、C两图中,钩码挂在拉环上(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。
(2)在B、D两图中,钩码挂在挂钩上(即左边测力计正常使用),所以测力计能直接显示出钩码的重力大小。
①图B中,右边的测力计正常使用,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。
②设两测力计的重力均为G,由于定滑轮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;
图D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;
所以,F左=F右=G1,能得出正确结论。
13.如图所示
[解析] 图中有两个动滑轮和两个定滑轮,要求最省力,则由5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,然后依次绕过定滑轮和动滑轮。
14.4　22　40
15.200　[解析] 把人、木板、下面的滑轮看作一个整体,整体受到向下的总重力、2段绳子向上的拉力(左右2段绳子的拉力大小相等)。
因为整个装置保持静止,所以2F拉=G总=500N+350N+50N=900N,
则F拉=450N;
以下面的滑轮为研究对象,该滑轮受到向上的拉力、向下的2段绳子的拉力和自身的重力,
该滑轮保持静止,所以F拉=2F+G动,
则人对绳子的拉力:F=12(F拉-G动)=12×(450N-50N)=200N。