11.2 滑轮（组）计算专项 2021-2022学年 苏科版物理 九年级上册（含答案）

11.2 滑轮（组）计算专项
一、计算题
1．如图所示，用一动滑轮拉物体A以0.6m/s的速度在水平面上匀速运动，物体A重为20N，受到摩擦力是物重的0.2倍，若忽略绳子与滑轮间的摩擦。求：
（1）拉力F的大小；
（2）在2s内绳的自由端移动的距离。
2．如图所示，建筑工人用动滑轮提升重为200N的泥桶，动滑轮重20 N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，若工人在4s内将绳子匀速向上拉4 m，求：
（1）泥桶上升的速度；
（2）手拉绳子的力（要求画出受力分析示意图）。
3．如图1所示，用滑轮按甲和乙两种方式拉同一重为5牛物体在相同的水平面上做匀速直线运动，不计滑轮与绳子的摩擦力及滑轮重，拉力分别为F甲和F乙、两个拉力自由端的s-t图像如图2所示，已知F甲的大小为4牛，求：
(1)按甲方式拉动时，物体的速度；
(2)若物体运动3秒，F甲所做的功；
(3)若物体移动了3.6米，F乙的功率。
4．工人用如图所示的滑轮装置，将物体匀速竖直向上提起，不计绳子和滑轮之间的摩擦及滑轮重，工人作用在绳子上的力为100牛，求：
（1）物体的质量；
（2）若工人拉动绳子做功100焦，则求绳子自由端上升的距离。
5．用如图所示的动滑轮竖直向上提升物体，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦：
(1)若不考虑滑轮重，当所提重物为300 N时，利用杠杆平衡条件，求拉力F的大小；
(2)若滑轮的重不能忽略，求当所提物体重G＝100 N、滑轮重G0＝50 N时的机械效率。
6．用一个重为2牛的动滑轮提起货物如图所示，不计滑轮和绳的摩擦，货物重100牛，被以0.1米/秒匀速提升0.3米，求：
(1)拉力F的大小；
(2)绳子自由端移动的距离。
7．用如图所示的滑轮组提升重为G=30N的重物，当重物以0.3m/s的速度匀速上升10s时，拉力F是24N。求：
(1)人站在地面上将重物拉起，请画出滑轮组最省力的绕线方法；
(2)有用功；
(3)总功；
(4)滑轮组的机械效率η。
8．如图所示，小汽车用F=1000N的拉力通过滑轮组从竖直矿井中提升重为2700N的矿石，矿石以2 m/s的速度匀速上升8 m。（不计绳的重力及滑轮摩擦）求该过程中：
(1)图中滑轮C是___________（选填“定”或“动”）滑轮，其作用是___________；
(2)汽车拉力F的功率___________；
(3)动滑轮的重___________；
(4)滑轮组的机械效率___________；
(5)若增加提升矿石的重，该滑轮组的机械效率___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
9．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，能以0.8m/s的速度在水平地面上向左匀速运动。已知拉力F=5N，滑轮组的机械效率为60％，求：
(1)拉力F的功率；
(2)物体A受到水平地面的摩擦力大小。
10．如图所示，用滑轮组将重40N的物体匀速提高2m，用时10s，每个滑轮重是2N，绳重、摩擦不计，试求：
(1)提起物体所用的力是多少？
(2)绳端移动的距离是多少？
(3)物体上升的速度？
参考答案
1．（1）2N；（2）2.4m
【详解】
（1）由图知道，动滑轮绳子的有效股数n=2，忽略绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小
false
（2）由false知道，物体移动的距离
s物=vt=0.6m/s×2s=1.2m
绳的自由端被拉过的距离
s绳=ns物=2×1.2m=2.4m
答：（1）拉力F的大小是2N；
（2）在2s内绳的自由端被拉过了2.4m。
2．（1）0.5m/s；（2）110N
【详解】
解：（1）泥桶上升的距离
false
泥桶上升的速度
false
（2）将动滑轮和桶作为一个整体，受力分析如图所示
手拉绳子的力
false
答：（1）泥桶上升的速度为0.5m/s；
（2）手拉绳子的力为110N。
3．(1)0.4m/s；(2)4.8J；(3)2.4W
【详解】
(1)由题意可知，图2中的甲图像是图1的F甲拉力自由端的图像，由s-t图像可知，F甲拉力自由端的速度
false
F甲拉力自由端的速度是0.4m/s；从图1的F甲拉力图像中可看到，这是一个定滑轮，物体的速度和F甲拉力自由端的速度是相等的，那么按甲方式拉动时，物体的速度是0.4m/s。
(2)若物体运动3秒，那么F甲拉力自由端移动的距离
false
已知F甲的大小为4牛，根据false可知F甲所做的功
false
F甲所做的功是4.8J。
(3)由题意可知，按甲和乙两种方式拉同一重为5牛物体在相同的水平面上做匀速直线运动，那么两种方式下，物体对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，那么两种方式下的滑动摩擦力大小相同；已知F甲的大小为4牛，那么甲方式中拉物体的拉力也是4N，物体做匀速直线运动，那么物体受到的摩擦力大小等于物体的拉力，也是4N，即
false
那么
false
乙方式中物体做匀速直线运动，受到的摩擦力大小等于物体受到的拉力，从图中乙方式可以看到，这是一个动滑轮，两条绳子托着动滑轮，那么F乙的大小
false
F乙的大小是8N；从图2可以看到，乙拉力自由端的速度
false
根据false可知，这情况下F乙的功率
false
这情况下F乙的功率是2.4W。
答：(1)按甲方式拉动时，物体的速度是0.4m/s；
(2)若物体运动3秒，F甲所做的功是4.8J；
(3)若物体移动了3.6米，F乙的功率是2.4W。
4．（1）20kg；（2）1m
【详解】
解：
（1）由滑轮装置可知，绳子的股数为n=2，则有
false
物体的质量为
false
（2）工人作用在绳子上的力为100N，工人拉动绳子做功100J，绳子自由端上升的距离为
false
答：（1）物体的质量为20kg；
（2）若工人拉动绳子做功100J，则求绳子自由端上升的距离为1m。
5．(1)600 N；(2)80%
【详解】
解：(1)设滑轮的半径为r，则由图可知动力臂L1＝r，阻力臂L2＝2r，不考虑滑轮重，所提重物G＝300 N时，由杠杆平衡条件可得，FL1＝GL2，即
F×r＝G×2r
解得拉力
F＝2G＝2×300 N＝600 N
(2)不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由力的平衡条件可得，此时的拉力
F′＝2G＋G0＝2×100 N＋50 N＝250 N
该滑轮费力但省一半的距离，则拉力端移动的距离false，滑轮的机械效率
false
答：(1)拉力F的大小为600 N；
(2)滑轮的机械效率是80%。
6．(1)51N；(2)0.6m
【详解】
解：(1)动滑轮绳子的有效股数为2，不计摩擦，拉力F的大小
false
(2)绳子自由端移动的距离
false
答：(1)拉力F的大小51N；
(2)绳子自由端移动的距离0.6m。
7．(1) ；(2)90J；(3)144J；(4)62.5%
【详解】
(1)由图知，拉力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，这样反复完成，绕法如图所示：
(2)重物上升距离
false
滑轮组对货物的有用功
false
(3)由图知，通过动滑轮绳子段数n=2，滑轮组对货物的总功
false
(4)滑轮组的机械效率
false
答：(2)有用功为90J。
(3)总功为144J。
(4)滑轮组的机械效率为62.5%。
8．定 改变施力的方向 false 300N 90% 增大
【详解】
(1)由图知道，图中滑轮C只改变施力的方向，没有改变力的大小，所以，是定滑轮。
(2)由图知道，n=3，所以，汽车移动的速度
v车= 3v矿石=3×2 m/s=6 m/s
汽车拉力F的功率
false
(3)由于n=3，所以，false，故动滑轮的重
G动=3F- G矿石=3×1000 N- 2700 N=300 N
(4)由false知道，滑轮组的机械效率
false
(5)由于
false
所以，若增加提升矿石的重，则该滑轮组的机械效率增大。
答：(1)图中滑轮C是定滑轮，其作用是改变施力的方向；
(2)汽车拉力F的功率false；
(3)动滑轮的重300N；
(4)滑轮组的机械效率90%；
(5)若增加提升矿石的重，该滑轮组的机械效率增大。
9．（1）8W；（2）6N
【详解】
解：(1)绳子自由端的速度
false
拉力F的功率
false
(2)滑轮组的机械效率为60％，由公式
false
可知物体受到的拉力
false
因为物体做匀速直线运动，所以物体受到摩擦力等于物体受到的拉力，即摩擦力也为6N。
答：(1)拉力F的功率是8W；
(2)物体A受到水平地面的摩擦力为6N。
10．(1)14N；(2)6m；(3)0.2m/s
【详解】
(1)由图知，n＝3，绳重、摩擦不计，提起物体所用的力为
false
(2)绳端移动的距离为
s＝nh＝3×2m＝6m
(3)物体上升的速度为
false
答：(1)物体所用的力是14N；
(2)绳端移动的距离6m；
(3)物体上升的速度0.2m/s。