3.4 简单机械（第3课时）（分层作业）-【上好课】九年级科学上册同步高效课堂（浙教版）

3.4 简单机械（第3课时）（分层作业） 【基础达标】 1. 工人用相同的轻质滑轮以图甲、乙所示的两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度，忽略绳重、摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A.甲中滑轮为动滑轮 B.甲中工人所用拉力小于乙中工人所用拉力 C.甲中绳端移动距离比乙中绳端移动距离小 D.甲中绳端拉力做的功比乙中绳端拉力做的功多 2. 在如图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（ ） A. B. C. D. 3. 如图是小明家阳台上的手摇晾衣架，衣服和晾衣架的总重为100牛，不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是（ ） A.装置中的A和B都是动滑轮 B.衣服上升0.2米，摇柄对绳做功20焦 C.利用该装置不能省力，但能改变力的方向 D.衣服匀速上升时，摇柄对绳的拉力F为20牛 4. 如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（ ） A.F1＜F2＜F3 B.v1＞v2＞v3 C.P1＞P2＞P3 D.P1=P2=P3 5. 如图甲所示的装置，每个滑轮的重力为10N，物体A的重力100N，物体B的重力为40N。对A施加水平向右的拉力F=110N，使A以0.1m/s的速度匀速向右运动，撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2m/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的是（ ） A.甲图中，A受到的摩擦力为110N B.乙图中，F2的大小为45N C.乙图中，P点处受到的拉力为135N D.乙图中，F1做功的功率为2W 6. 如图所示用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ） A.拉力F做功功率为4W B.物体A受到B的摩擦力是2N C.滑轮移动的速度是0.1m/s D.物体A受到地面水平向右3N的摩擦力 【巩固提升】 7. 手摇式升降衣架是常见的家居机械，如图为升降衣架结构示意图，摇动摇柄时横梁会升降。请回答下列有关问题： （1）A、B两滑轮中属于动滑轮的是 ； （2）若衣服重100N、衣架和横梁重20N（不计滑轮和绳的自重及摩擦），求横梁静止时绳子的拉力F ； （3）小科摇动摇柄20秒，使上述衣服随横梁上升0.5米，求克服衣服重力所做功的功率 。 8. 小强用如图所示装置在10s内将重为500N的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为150W，不计绳子的重和滑轮与转轴之间的摩擦。求： （1）小强拉绳子的速度； （2）拉力F的大小； （3）动滑轮的重力。 【链接中考】 9.（浙江台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ） A.0焦 B.1.1焦 C.2.2焦 D.4.4焦 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.4 简单机械（第3课时）（分层作业） 【基础达标】 1. 工人用相同的轻质滑轮以图甲、乙所示的两种方式把同一重物竖直匀速提升相同高度，忽略绳重、摩擦和空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A.甲中滑轮为动滑轮 B.甲中工人所用拉力小于乙中工人所用拉力 C.甲中绳端移动距离比乙中绳端移动距离小 D.甲中绳端拉力做的功比乙中绳端拉力做的功多 【答案】C 【解析】A.图甲使用是定滑轮，故A错误； B.图乙使用是动滑轮，不计摩擦和绳重，乙图中“轻质滑轮”动滑轮的重力远小于物体重力，作用在绳自由端拉力大小，甲中工人所用拉力大于乙中工人所用拉力，故B错误； C.图甲使用是定滑轮，承担物重的绳子股数n甲=1，绳自由端移动的距离h，图乙使用是动滑轮，承担物重的绳子股数n乙=2，绳自由端移动的距离s=2h，甲中绳端移动距离比乙中绳端移动距离小，故C正确； D.物重、提升的高度相同，甲要克服物重做功，乙需要克服物重和动滑轮重力做功，因此甲中绳端拉力做的功比乙中绳端拉力做的功少，故D错误。 故选C。 2. 在如图所示的各种情况中，用同样大小的力将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】A.拉力是物体重力的一半，，所以GA=2F； B.拉力等于物体重力，F=GB； C.拉力等于物体重力的，，GC=3F； D.拉力是物体重力的一半，，GD=2F。 所以物体重力最大的是C滑轮。 故选C 3. 如图是小明家阳台上的手摇晾衣架，衣服和晾衣架的总重为100牛，不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是（ ） A.装置中的A和B都是动滑轮 B.衣服上升0.2米，摇柄对绳做功20焦 C.利用该装置不能省力，但能改变力的方向 D.衣服匀速上升时，摇柄对绳的拉力F为20牛 【答案】B 【解析】A.A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮，故A错误； B.由图可知，晾衣架有两个动滑轮，连接动滑轮绳子的股数n=4，不计滑轮重、绳重及摩擦，拉力，晾衣架上升0.2m，摇柄端绳子要下降s=4h=4×0.2m=0.8m，摇柄对绳做功W=Fs=25N×0.8m=20J，故B正确； C.由图可知，晾衣架有两个动滑轮，连接动滑轮绳子的股数n=4，人对绳的拉力F=G/4，拉力方向向下，可见，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故C错误； D.由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=4，不计滑轮重绳重及摩擦，衣服匀速上升时，摇柄对绳的拉力F为F=G/4=100N/4=25N，故D错误。 故选B 4. 如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（ ） A.F1＜F2＜F3 B.v1＞v2＞v3 C.P1＞P2＞P3 D.P1=P2=P3 【答案】D 【解析】由题意知道，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同高度h，不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。 甲图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F1=G/2，但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v1=2v； 乙图：滑轮为动滑轮，但拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是一个力杠杆，多1倍的力，省一半的距离，因此F2=2G，拉力作用点移动的速度v2=v/2； 丙图：滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，且不计滑轮重及摩擦，则此时拉力F3=G，拉力作用点移动的速度v3=v； 由以上分析知道F1＜F3＜F2，v1＞v3＞v2，由P=Fv知道，拉力的功率分别为P1=F1v1=G/2×2v=Gv，P2=F2v2=2G×v/2=Gv，P3=F3v3=Gv，所以拉力F1、F2、F3的功率P1=P2=P3，故ABC错误，D正确。 故选D 5. 如图甲所示的装置，每个滑轮的重力为10N，物体A的重力100N，物体B的重力为40N。对A施加水平向右的拉力F=110N，使A以0.1m/s的速度匀速向右运动，撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2m/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的是（ ） A.甲图中，A受到的摩擦力为110N B.乙图中，F2的大小为45N C.乙图中，P点处受到的拉力为135N D.乙图中，F1做功的功率为2W 【答案】D 【解析】A.甲图中，因为B物体重40N，则B拉左侧绳子的力FB=GB=40N，由图知有两段绳子吊着动滑轮，不计绳重及滑轮转轴处的摩擦等，由力的平衡条件可得2FB=G动+F左（F左为动滑轮下面绳子的拉力）所以F左=2FB-G动=2×40N-10N=70N，由图甲可知，当A以0.1m/s的速度匀速向右运动时，A受向右的拉力F1、向左的摩擦力f、向左的拉力F左，这三个力平衡，由力的平衡条件可得，A受到的摩擦力f=F1-F左=110N-70N=40N，故A错误； B.乙图中，撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，A以0.2m/s的速度匀速向左运动，此时对水平面的压力变为原来的2倍，接触面的粗糙程度不变，则A和它右侧的物体受到的摩擦力变为原来的2倍，即f’=2f=2×40N=80N，把A和它右侧的物体看做一个整体，该整体受到向左的拉力F左’向右的摩擦力f’，因二者向左做匀速运动，所以绳子对整体向左的拉力F左’=f’=80N，已知动滑轮的重力为10N，且n=2，不计绳重及滑轮转轴处的摩擦等，所以滑轮组中每段绳子的拉力为，以B为研究对象，由力的平衡条件可得F2+GB=F，所以F2=F-GB=45N-40N=5N， 故B错误； C.乙图中，P点处受到的拉力等于定滑轮的重力和三段绳子向下的拉力，则P点处受到的拉力为F’=3F+G定=3×45N+10N=145N，故C错误； D.乙图中，A以0.2m/s的速度匀速向左运动，因为有两段绳子吊着物体，所以拉力F2的运动速度为v绳=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s，则F2做功的功率为P= F₂v绳=5N×0.4m/s=2W，故D正确。 故选D。 6. 如图所示用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ） A.拉力F做功功率为4W B.物体A受到B的摩擦力是2N C.滑轮移动的速度是0.1m/s D.物体A受到地面水平向右3N的摩擦力 【答案】A 【解析】AC.已知物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动，则拉力的速度为0.1m/s，即滑轮移动的速度为0.1m/s，则拉力F做功功率为P=Fv=10N×0.lm/s=1W，故A错误，A符合题意，C正确，C不符合题意； B.物体B处于平衡状态，此时受到向左的摩擦力和向右的拉力，弹簧测力计的示数恒为2N，则摩擦力为2N，因为力的作用是相互的，物体A受到B的摩擦力是2N，故B正确，B不符合题意； D.拉力F为10N，根据动滑轮的特点可知物块A受到摩擦力为5N，因为物块A受到B施加的摩擦力为2N，则受到地面施加的摩擦力为5N-2N=3N，物体A相对地面向右运动，则受到地面的摩擦力方向水平向右。故D正确，D不符合题意。 故选A。 【巩固提升】 7. 手摇式升降衣架是常见的家居机械，如图为升降衣架结构示意图，摇动摇柄时横梁会升降。请回答下列有关问题： （1）A、B两滑轮中属于动滑轮的是 ； （2）若衣服重100N、衣架和横梁重20N（不计滑轮和绳的自重及摩擦），求横梁静止时绳子的拉力F ； （3）小科摇动摇柄20秒，使上述衣服随横梁上升0.5米，求克服衣服重力所做功的功率 。 【答案】（1）B（2）30N（3）2.5W 【解析】（1）由图可知，A滑轮轴心固定为定滑轮，B滑轮轴心未固定为动滑轮。 （2）由图可知n=4，横梁静止时绳子的拉力是F=G总/n= 120N/4=30N。 （3）克服衣服重力所做功的功W=Gh=100N×0.5m=50J，克服衣服重力所做功的功率P=W/t=50J/20s=2.5W。 8. 小强用如图所示装置在10s内将重为500N的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为150W，不计绳子的重和滑轮与转轴之间的摩擦。求： （1）小强拉绳子的速度； （2）拉力F的大小； （3）动滑轮的重力。 【答案】（1）0.6m/s（2）250N（3）250N 【解析】（1）由图知道，承担重物绳子的段数n=3，绳端移动速度； （2）由于P=Fv，所以绳端拉力的大小F=P/v=150W/0.6m/s=250N； （3）不计绳重和摩擦，由F=(G物+G动)/n知道，动滑轮的重力G动=nF-G=3×250N-500N=250N。 【链接中考】 9.（浙江台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ） A.0焦 B.1.1焦 C.2.2焦 D.4.4焦 【答案】C 【解析】由图可知，使用的是动滑轮，绕绳子的段数，不计绳重和摩擦，拉力，拉力端移动的距离，拉力做的功。 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$