内容正文:
10
第2课时 滑轮组和轮轴 ▶ “答案与解析”见P5
(第1题)
1.
用一个动滑轮将重为200N的物
体匀速提起,动力臂是
(用图中的字母表示);若不改变
力的大小,通过向下施加拉力就
能将重物提起,则再增加一个
滑轮即可实现.
2.
简单机械的使用给人们的生活带来很多便
利.小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒
的树拉正,A 的树干相当于 (动滑
轮/定滑轮/杠杆).如图乙所示的晾衣架中,
靠近天花板的轮子是 (动滑轮/定滑
轮/杠杆).图丙中的螺丝刀也是一种简单机
械,叫轮轴,手柄 (粗/细)一些的螺
丝刀用起来更省力.
(第2题)
3.
(2023·泰州)工人站在地面上用如图所示的
滑轮组提升重物,画出滑轮组的绕绳方式.
(第3题)
(第4题)
4.
(2023·常州)用如图所示的滑轮组提升重物
G,请画出最省力的绕绳方式.
5.
★如图所示,若不计绳重及摩擦,不计动滑轮
重,物重G=300N,则图甲中的拉力F甲=
N,图乙中的拉力F乙= N;
若不计绳重及摩擦,动滑轮的重力为30N,
物重G=300N,则拉力F甲'= N,
拉力F乙'= N.若甲、乙两装置中绳
子自由端均移动了1.2m,则甲装置中物体
被提升的高度为 m,乙装置中物体
被提升的高度为 m.
(第5题)
(第6题)
6.
(2023·泰州姜堰质检)如图所示为一种利用
滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装
置相当于 (填简单机械名称)模型;
人们借助这种装置的主要目的是
(省力/省距离);若某同学所用的拉力为
300N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的
质量为 kg.(g取10N/kg)
7.
如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和
摩擦力,G1=60N,G2=38N,在甲、乙两种
情况下,绳子在相等拉力F 的作用下静止.
每个动滑轮的重力为 ( )
A.
3N B.
6N
C.
11N
D.
22N
(第7题)
(第8题)
答案讲解
8.
如图所示,利用甲、乙两种方式使吊
篮中的人匀速升高,拉动绳子的力
F1和F2 相同,两种方式中人与吊
篮的总重力分别为G1和G2,则G1和G2的
关系是(不计绳重和摩擦) ( )
A.
G1>G2 B.
G1=G2
C.
G1<G2 D.
无法确定
物理(苏科版)九年级上
11
(第9题)
9.
如图所示,滑轮重及滑轮
与绳的摩擦均不计.向上
拉绳的速度是1.2m/s,拉
绳的力F是9N.由此可知
( )
A.
物重是27N,物体的速度是0.4m/s
B.
物重是18N,物体的速度是0.6m/s
C.
物体受到的摩擦力是27N,物体的速度是
0.4m/s
D.
物体受到的摩擦力是18N,物体的速度
是0.6m/s
10.
下列四种机械装置中,不能省力的是( )
A.
自行车的脚踏板B.
旗杆顶部的定滑轮
C.
水管上的水龙头 D.
大门上的门把手
11.
★已知物体重800N,动滑轮重50N,要用不
大于200N的力将物体匀速提起,则动滑轮
和物体的总重至少需要几段绳子来承担?
画出滑轮组的装配图.
(第12题)
12.
(2023·达州)将物体A、B
置于如图所示的装置中,物
体B 恰好匀速下降,已知
A 重30N,B 重5N,则A
所受桌面的摩擦力为 N;若对A 施
加一个水平向左的拉力F,刚好使A 匀速向
左运动,则拉力F= N.(不计绳
重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
13.
图甲是A、B 两物体的m-V 图像,把体积相
等的A、B 两物体挂在图乙中的滑轮组上,
若要处于静止状态(忽略动滑轮重和摩擦),
则下列说法中,正确的是 ( )
(第13题)
A.
左边挂1个A 物体,右边挂2个B 物体
B.
左边挂4个A 物体,右边挂1个B 物体
C.
左边挂2个A 物体,右边挂3个B 物体
D.
左边挂3个A 物体,右边挂4个B 物体
答案讲解
14.
如图甲所示,某同学在同一种绕绳
方式下用滑轮组匀速提升不同质
量的重物,得到了多组竖直作用在
绳子自由端的拉力F 与物重G 的数据,并
绘制出如图乙所示的F-G 图像(不计绳重
与摩擦).
(第14题)
(1)
在图甲中画出该同学的绕绳方式.
(2)
若细绳能够承受的最大拉力为70N,则
用该滑轮组能提升的最大物重是多少?
第十一章 简单机械和功
12
专题特训(二) 组合机械 ▶ “答案与解析”见P6
1.
如图所示,AB 为水平轻质杠杆,O 为支点,
AO∶OB=4∶1,M1 重150N,M3 重
160N,水平地面上的物体M1通过细绳悬挂
在A 点,M2、M3、M4通过滑轮连接,滑轮悬
挂于B 点,此时M2恰好匀速下降,地面对物
体M1的支持力为50N,则绳子对A 点的拉
力FA= N,M2的重力为 N.
若用力F 水平向右匀速拉动物体M4,使M2
匀速上升,则力F 的大小为 N.(绳
重、滑轮重及滑轮与轴的摩擦均不计)
(第1题)
答案讲解
2.
如图所示的轻质杠杆,一端挂有一
重为20N的动滑轮,动滑轮下挂的
物体重100N,物体与水平地面接
触,接触面积为0.1m2.在轻质杠杆的A 处
施加竖直向上、大小为60N的力F,杠杆始
终在水平位置静止,不计绳重和摩擦.下列说
法中,错误的是 ( )
(第2题)
A.
物体对地面的压强为300Pa
B.
动滑轮受平衡力作用
C.
若要使物体对地面的压力为0,保持A 点
位置不变,则力F 的大小为80N
D.
若要使物体对地面的压力为0,保持力F
的大小不变,则应将A 点向右移动
3.
(2023·苏州模拟)用如图甲所示的滑轮组将
重100N的物体匀速提升2m,拉力F 为
50N.将该滑轮组与其他部件组合成一监测
水库水位的模拟装置(如图乙),整个模拟装
置由物体A 和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电
子秤等组成,杠杆始终在水平位置平衡.已知
OC∶OD=1∶2,A 的体积为0.02m3,A 的
重力为450N,B 的重力为300N,不计绳重
与摩擦,不计水的阻力,求:(ρ水 =1.0×
103kg/m3,g取10N/kg)
(第3题)
(1)
水位上涨到A 的上表面时,A 受到的
浮力.
(2)
水位上涨过程中,当A 的体积的35
露出
水面时,电子秤所受的压力.
物理(苏科版)九年级上
向上受到的向上的支持力F2支与向下
的重力G 二力平衡,F2支=G,对水平
地面的压力F2压=F2支=G.因为在接
触面相同时,滑动摩擦力随压力增大
而增大,F2压>F1压,所以f2>f1,即
2F2>F1,F2>
1
2F1.
9.
C [解析]弹簧测力计的示数为
20
N,即绳子对弹簧测力计的拉力为
20N,因同一根绳子各处的拉力大小
相等,所以绳子对物体M 的拉力也为
20
N;物体M 向左做匀速直线运动,
其受到的拉力和摩擦力是一对平衡
力,所以M 受到的地面的摩擦力f=
F拉=20
N,方向与物体运动方向相
反,即水平向右,故A、B、D错误;不计
动滑轮与轴之间的摩擦和动滑轮的重
力,由图知,拉力F 作用在动滑轮轴
上,与右侧两段绳子的拉力平衡,则拉
力F=2F拉=2×20
N=40
N,故C
正确.
10.
[解 析]G =mg =400kg×
10N/kg=4000N,因为是两名工人
拉机件,而一根绳子能承担的最大拉
力为1200N,即GF =
4000N
1200N≈3.3
,
所以要用四根绳子来承担;故需两个
动滑轮,先将机件按如图所示的方式
挂到动滑轮上,然后用两个动滑轮共
同提升机件,提升时应缓慢匀速,防止
绳子的拉力过大.
(第10题)
第2课时 滑轮组和轮轴
1.
l1 定 2.
动滑轮 定滑轮 粗
3.
如图所示
(第3题)
4.
如图所示
(第4题)
5.
150 100 165 110 0.6
0.4 [解析]由图知n甲=2,n乙=3;
若不计绳重及摩擦,不计动滑轮重,则
F甲= 12G=
1
2×300N=150N
,
F乙=13G=
1
3×300N=100N
;若不
计绳重及摩擦,动滑 轮 的 重 力 为
30N,则F甲'=12
(G+G动)=12×
(300N+30N)=165N,F乙'=13×
(G+G动)=13×
(300N+30N)=
110N;若甲、乙两装置中绳子自由端
移动的距离s=1.2m,则甲装置中物
体被提升的高度h甲 =12s=
1
2×
1.2m=0.6m,乙装置中物体被提升
的高度h乙 =13s=
1
3×1.2m=
0.4m.
求解滑轮组受力问题的关键
求解此类题目的关键是要根
据滑轮组的绕绳方式判断出承重
绳的段数,进而得出拉力和物重以
及滑轮重之间的关系,从而求出相
关物理量.
6.
滑轮组 省力 150 [解析]提升
物体时,上面的滚轴的轴固定不动,属
于定滑轮;下面的滚轴和物体一起移
动,属于动滑轮,所以把该装置看成由
定滑轮和动滑轮组成的滑轮组.利用
该装置既能省力,又能改变力的方
向.不计摩擦和装置的自重,人对绳的
拉力F=15G=300N
,所以G=5F=
5×300N=1500N,则摩托车的质量
m=Gg=
1500N
10
N/kg=150kg.
7.
B [解析]设每个滑轮的重力为
G,将动滑轮和重物看作一个整体,因
不计绳重和摩擦力,故据力的平衡条
件,在甲种情况下:3F=G1+G ①,
在乙种情况下:2F=G2+G ②,由
①-②可得F=G1-G2=60N-
38N=22N ③,将③代入①可得
G=3F-G1=3×22N-60N=6N.
8.
A [解析]甲方式中,有n1=4段
绳子拉动动滑轮、吊篮和人;乙方式中
动滑轮上绳子的段数n2=3,不计绳
重和摩擦,则 F1=
G动+G1
4
、F2=
G动+G2
3
,拉动绳子的力F1 和F2 相
同,所 以 G动+G1
4 =
G动+G2
3
,则
G动 +G2
G动+G1=
3
4
,可知G动+G2<G动+
G1,所以G1>G2,故A正确.
9.
C [解析]滑轮组由3段绳子承担
拉力,因此物体受到的摩擦力f=
3F=3×9N=27N,物体移动的速度
v物 = 13vF =
1
3 ×1.2 m
/s=
0.4m/s.
10.
B [解析]自行车的脚踏板、水管
上的水龙头和大门上的门把手都是轮
轴,工作时动力都作用在轮上,阻力都
5
作用在轴上,轮半径大于轴半径.据杠
杆的平衡条件 F动R轮=F阻 r轴 可
知,它们都是省力装置.旗杆顶部的定
滑轮,实质上是一个等臂杠杆,它不能
省力,但可改变施力的方向.故选B.
11.
5段 如图甲(或乙)所示
(第11题)
[解析]提起动滑轮和物体的绳子段数
n=
G物+G动
F =
800N+50N
200N =4.25
,
n至少为5,动滑轮至少有2个.因为
题中没有拉力方向的要求,所以定滑
轮可以是2个,也可以是3个.
滑轮组绕绳的规律
奇始动,偶始定.一般情况下,
若拉动动滑轮和重物的绳子的段
数为奇数,则绳子的起始端系在动
滑轮的挂钩上;若为偶数,则系在
定滑轮的挂钩上.
12.
10 20 [解析]将物体A 和动滑
轮看作一个整体,当物体B 恰好匀速
下降时,该整体在水平方向上受到的
向左的摩擦力f 与向右的两个拉力
F拉 三力平衡,f=2F拉=2GB=2×
5N=10N;刚好使A 匀速向左运动
时,该整体在水平方向上受到的向左
的拉力F 与向右的摩擦力f、向右的
两个拉力 F拉 四力平衡,F=f+
2F拉=10N+10N=20N.
13.
D [解析]由题可知,ρA=
mA
VA =
2g
1cm3=2g
/cm3,ρB =
mB
VB =
1g
2cm3=
0.5g/cm3;体积相等的A、B 两物体
的质量关系为mA=4mB,忽略动滑轮
重和摩擦,右侧物体的重力等于左侧
总重力的1
3
,故左边挂1个A 物体
时,右边挂B 物体的个数为
mA
3mB =
4
3
,左边挂4个A 物体时,右边挂B
物体的个数为
4mA
3mB=
16
3
,左边挂2个
A 物体时,右边挂B 物体的个数为
2mA
3mB=
8
3
,左边挂3个A 物体时,右
边挂B 物体的个数为
3mA
3mB =4
,故
选D.
14.
(1)
如图所示 (2)
130N
(第14题)
[解析](1)
不计绳重与摩擦,绳端拉
力F=1n
(G+G动),由图像知F1=
20N时,G1=30N,F2=40N时,
G2=70N,将两组数据代入可得
20N= 1n
(30N+G动 ),40N=
1
n
(70N+G动),解得G动=10N,n=
2,故绳子的起始端应系在定滑轮下面
的挂钩上,如图所示.(2)
由F大 =
1
2
(G大+G动)得,能提升的最大物重
G大=2F大-G动=2×70N-10N=
130N.
专题特训(二) 组合机械
1.
100 200 80 [解析]M1 处于静
止状态,受力平衡,受到竖直向上的支
持力F支、竖直向上的拉力F拉、竖直
向下的重力G1,A 点对M1 的拉力
F拉=G1-F支 =150N-50N=
100N,由力的作用是相互的可知,绳
子对A 点的拉力FA=F拉=100N;
由杠杆的平衡条件可得FA×OA=
FB×OB,已知AO∶OB=4∶1,则杠
杆 右 端 的 拉 力 FB =
FA×OA
OB =
FA×4OB
OB =4FA =4×100N=
400N,M2恰好匀速下降,绳重、滑轮
重及滑轮与轴的摩擦均不计,设上方
连接 M2、M3 的绳的拉力为F上,则
G2=F上 =
1
2FB =
1
2×400
N=
200
N.对 M3 进行受力分析可知,
M3受到竖直向上的上方绳的拉力
F上、竖直向下的重力G3 和下方绳的
拉力F下,M3匀速上升,受力平衡,则
F上=G3+F下,则F下=F上-G3=
200
N-160
N=40
N,当M2 恰好匀
速下降时,M4 向左匀速运动,物体
M4受到的拉力与摩擦力是一对平衡
力,则摩擦力f=F下=40N,若用力
F 水平向右匀速拉动物体 M4,使
M2匀速上升,此时物体M4在水平方
向上受到向右的拉力F、向左的摩擦
力f和下方绳的拉力F下,M2 匀速上
升和下降时均受力平衡,则各段绳子
上的拉力大小不变,即F下 不变,则
F=f+F下=40N+40N=80N.
2.
D [解析]设杠杆上每小格长为
L,绳子作用在杠杆左端竖直向下的
力为F绳,物体对动滑轮竖直向下的
拉力为F动.由杠杆的平衡条件可得
F绳×4L=F×3L,则F绳=34F=
3
4×60N=45N
,因为物体间力的作
用是相互的,所以杠杆对绳子竖直向
6
上的拉力F拉=F绳=45
N.由图可
知,动滑轮上绳子的段数n=2,不计
绳重 和 摩 擦,绳 端 的 拉 力 F拉 =
1
n
(F动+G动),则F动=nF拉-G动=
2×45
N-20
N=70N,因为物体间力
的作用是相互的,所以动滑轮对物体
向上的拉力F物=70
N,则地面对物
体的支持力F支=G-F物=100N-
70N=30N,因为物体间力的作用是
相互 的,所 以 物 体 对 地 面 的 压 力
F压=F支=30N,物体对地面的压强
p=
F压
S =
30
N
0.1
m2=300
Pa,故 A正
确;因为杠杆始终在水平位置静止,所
以动滑轮处于静止状态,即动滑轮处
于平衡状态,受到平衡力的作用,故B
正确;若要使物体对地面的压力为0,
动滑轮对物体的拉力 F动'=G=
100N,则杠杆对绳子的拉力F拉'=
1
n
(F动'+G动)= 12 ×
(100
N+
20
N)=60
N,因为物体间力的作用
是相互的,所以绳子对杠杆的拉力
F绳'=F拉'=60N,由杠杆的平衡条
件可 得 F绳'×4L=F'×3L,即
60
N×4L=
F'×3L,解 得 F'=
80
N,故C正确;由上述分析可知,若
要使物体对地面的压力为0,作用在
杠杆A 处的拉力要增大,若保持拉力
不变,由杠杆的平衡条件可知,动力臂
应增大,则应将A 点向左移动,故D
错误.
3.
[解析](1)
当水位上涨到A 的上
表面时,A 浸没在水中,所以A 排开水
的体积V排=VA=0.02
m3,A受到的浮
力F浮=ρ水V排g=1.0×103
kg/m3×
0.02
m3×10
N/kg=200
N.(2)
水位
上涨过程中,当A 的体积的35
露出水
面 时,A 排 开 水 的 体 积 V排'=
1-35 VA = 25 ×0.02
m3 =
0.008
m3,此时A 受到的浮力F浮'=
ρ水 V排'g =1.0×103
kg/m3 ×
0.008
m3×10
N/kg=80
N,A 受到
浮力、重力和滑轮组的拉力,三力平
衡,所以滑轮组的拉力F'=GA -
F浮'=450N-80N=370N,A 对滑
轮组的拉力F'=F'=370N.不计绳
重与摩擦,用该滑轮组将重100N的
物体匀速提升2m 时,拉力 F 为
50N,由F=1n
(G+G动)可得,动滑
轮的重力G动=nF-G=3×50N-
100N=50N,图乙中滑轮组绳子自由
端的拉力F拉=1n
(F'+G动)=13×
(370N+50N)=140N,绳子自由端
对杠 杆 C 端 的 拉 力 FC =F拉 =
140N.杠杆始终在水平位置平衡,由
杠杆的平衡条件可得 FC ×OC=
FD ×OD,则 FD =
FC×OC
OD =
140
N×1
2 =70N
,即绳子对D 端的拉
力为70N,则B 受到的拉力FB拉=
FD=70N,B 受到拉力、电子秤的支
持力与重力,三力平衡,所以B 受到
的支持力F支=GB-FB拉=300N-
70N=230N,则电子秤受到B 对它
的压力F压=F支=230N.
三、
功
1.
不做 2.
斜面 省力 3.
C
4.
B 5.
A 6.
C 7.
10 2 24
8.
240 120 红酒开瓶器
[解析]物体受到的重力 G=mg=
24kg×10N/kg=240N,需要克服重
力做功 W =Gh=240N×1m=
240J.斜面是光滑的,根据功的原理,
任何机械都不省功,则拉力所做的功
等于克服物体重力所做的功,拉力做
功W'=W=240J,拉力F=W's =
240J
2m=120N.
“核桃钳、红酒开瓶器
和家中升降晾衣架上的滑轮”这三种
工具中,核桃钳属于杠杆,升降晾衣架
上的滑轮属于滑轮组,红酒开瓶器属
于斜面.
9.
D [解析]发生弹性形变的弹弓,
恢复原状时,对弹丸有力的作用,同时
弹丸在力的方向上移动了一定的距
离,故该力对弹丸做了功;但只知道力
的大小,不知道在力的方向上移动的
距离,则无法计算出做功的多少;弹丸
被弹出后,弹弓对弹丸没有力的作用,
不再做功.
对公式W=Fs的理解
公式W=Fs中的F 和s具有
同时性和同向性,即F、s对应同一
段时间和同一个方向.
10.
C [解析]小车在拉力的作用下
做匀速直线运动,小车受到斜向上的
拉力、竖直向下的重力、竖直向上的支
持力及沿水平方向的摩擦力的作用,
这几个力是平衡力.因为拉力是斜向
上的,所以摩擦力不等于拉力,不等于
100N,支持力与重力也不相等,所以
小车对地面的压力不等于500N,A、
D错误;拉力的方向斜向上,在拉力的
方向上移动10m的距离时,拉力所做
的功 W =
Fs=100N×10m=
1000J,但移动的距离10m不是在拉
力的方向上,所以拉力所做的功不等
于1000J,B错误;小车的速度v=
s
t=
10m
10s=1m
/s,C正确.
7