第三章滑轮组常考题型专项训练-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

滑轮专题训练 知识回顾： 使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮 动滑轮 定义 轴固定不动 轴随物体一起移动 特点 不省力，不省距离，但能改变力的方向 省一半力，费一倍距离，且不能改变力的方向 应用 旗杆顶部的滑轮 起重机的动滑轮 而滑轮组是将动滑轮和定滑轮组合在一起，既可以改变力的方向，同时也能起到省力的作用，在解题时需要注意的是： ① 题目中是否提到不计摩擦或者不计动滑轮重，若没提到，则必须考虑 ② 连接在动滑轮上的绳子有几段 ③ 分清绳子自由端和被作用物体端 一般来说，滑轮组相关题目会涉及到受力分析、距离、速度、功、功率以及机械效率等内容。 专题练习 1. 用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（ ） A. B. C. D. 2. 小明用如图所示的装置提升重力为 40 牛的物体，每个滑轮重为 20 牛，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 两个滑轮均为定滑轮 B. 人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米 C. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 20 牛 D. 该装置不仅能省力，还能改变力的方向 3. 如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为 200N 和 100N 的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ） A.拉力 B.有用功 C.额外功 D.机械效率 4. 某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物提升相 ( 11 ) 学科网（北京）股份有限公司 同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 甲滑轮组更省力 B.力 F2 做功的功率大 C.两个滑轮组机械效率一样大 D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组的高 5. 图中物体 A 的重力为 G，在拉力 F 的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到水平桌面的摩擦力为 f，则人对绳的拉力 F 的大小等于（不计滑轮重、细绳和滑轮间的摩擦）（ ） A.0.5G B.2G C.0.5f D.2f 6. 如图所示，用滑轮提升重为 100 牛的物体，使物体以 0.2m/s 的速度上升（绳重和各种摩擦不计），已知动滑轮重为 10 牛，则拉力和动滑轮移动的速度分别为（ ） A. 5N；0.1m/s B.210N；0.1m/s C.55N；0.4m/s D.210N；0.4m/s 7. 如图装置，在水平拉力 F 作用下，物体 M 沿水平地面匀速直线运动，已知弹簧秤读数为 10N，物体 M 的运动速度为 1m/s（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦）。此过程中（ ） A. 物体M 与地面间的摩擦力为 5N B. 滑轮对物体的拉力为 10N C. 1s 内滑轮对物体 M 做功为 10J D. 水平拉力 F 做功的功率为 20W 8. 如图所示的滑轮组，在拉力 F 的作用下，将 80N 的物体提升了 2 米，已知该滑轮组的机械效率为 80%，以下说法错误的是（ ） A. 绳子自由端移动了 6 米 B.动滑轮的重力为 20N C.拉力 F 大约为 33.3N D.有用功为 160J 9. 如图所示，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小明想通过一次实验既能得出结 论，又能直接显示出钩码的重力大小。下列四套装置能实现的是（弹簧测力计的重力不能忽略、绳和滑轮间的摩擦不计）（ ） 10. 旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ） A. 旗手对绳的拉力一定等于国旗重力 B.旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半 C. 国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动的距离 D. 国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半 11. 小明在 A 端用如图所示的动滑轮匀速提起重为 200 牛的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人对绳子A 端的拉力为 牛；实际测得拉力为 110 牛，若不计绳重和摩擦，则滑轮重为 牛。 12. 用如图所示的滑轮组提升重 200N 的物体，已知拉力 F 为 80N，不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重 N，3s 内对物体做的有用功为 J。 13. 如图所示，当 F1=4N，F2=3N 时物体相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动，可知，弹簧测力计读书为 N，拉力 F2 的功率为 W；如果增大 F2,物体 A （选填“可能”或“不可能”）向左运动。（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦） 14. 在探究“滑轮组机械效率”时，两个滑轮组进行了 4 次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前 3 组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第 4 组数据，如表： （1） 根据表中前 3 次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法； （2） 实验中，测量绳端拉力 F 时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第 3 次实验时滑轮组的机械效率为 ； （3） 由表中第 1、2、3 组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。 15. 如图所示的滑轮组，不计绳重和摩擦，工人的重力为 600N，绳子能承受的最大拉力 F1 为 1000N。当工人匀速提升重力为 800N 的货物A 时，工人所用拉力 F2 为 500N，货物在 50s 内被匀速提升 2m。（g=10N/kg）求： （1） 拉力 F2 做功的功率 （2） 滑轮组最大的机械效率（百分号前保留一位小数） 16. 如图所示，有一底面积 S=1000 厘米 2、高 2.1 米的圆柱形容器中盛有水，水面高度 H=1.8 米.在水中有一边长为 10 厘米的立方体物块，该物块的密度为ρ=2.5 103 千克/米 3。开始时，物块在滑轮组（不计摩擦及绳子和滑轮重力）的作用下静止在水中，且下表面与容器底面间并未接触，现拉着物块以 v=0.2 米/秒的速度匀速上升 10 秒.如果图中各绳子都不会被拉断，则物块匀速上升 ( 水 )过程中，拉力 F 的最大值和最小值分别是多少？(g 取 10 牛/千克，ρ =1.0 103 千克/米 3) 专题练习 滑轮组专题训练 1.用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（ ） A. B. C. D. 答案解析：不计绳子、滑轮的重力及摩擦,提起的是同一物体G; A. 此图是动滑轮,由动滑轮及其工作特点可知,省一半的力,即 ; B.此图是定滑轮,由定滑轮及其工作特点可知,不省力,即 ; C. 此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 3 股,则 ; D. 此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子有 2 股,则 。 由以上可知:在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。故选C。 2.小明用如图所示的装置提升重力为 40 牛的物体，每个滑轮重为 20 牛，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） B. 两个滑轮均为定滑轮 C. 人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米 D. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 20 牛 E. 该装置不仅能省力，还能改变力的方向 答案解析：A.由图可知，该装置由一个定滑轮和一个动滑轮组成，A 错 B. 使用动滑轮时，物体上升 1 米，则绳子的自由端会上升 2 米，B 错 C. 不计绳重和摩擦，人对绳子的拉力 F = 1 （40N +20N）=30N ，C 错 2 D. 动滑轮可省力，定滑轮可改变力的方向，D 正确故选D 3. 如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为 200N 和 100N 的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ） A.拉力 B.有用功 C.额外功 D.机械效率 4. 某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把同一重物提升相同高度。若 F1 和 F2 大小相等，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ） A.F1 和 F2 做功的功率相同 B.F1 和 F2 做的总功相同 C.两个滑轮组机械效率一样大 D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组的高 答案解析：由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数 n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数 n=4； AB、若重物上升高度为 h，则亮滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲 3h，s乙 4h 甲 滑轮组中拉力做的总功W甲总 F1·3h，乙滑轮组中拉力做的总功W乙总 F2·4h 。已知 F1=F2，所以W甲总＜W乙总 ，故 B 错误，已知时间也相同，所以A 错误 CD、甲乙两滑轮组提升的重物G 相同，设动滑轮的重为G动 ，不计绳重和摩擦，则甲滑轮组的机械效率： η W有 100% W有 100% Gh 100% G 100% ，同理可得 甲 W W W Gh G h G G 总 有 额 动 动 乙滑轮组的机械效率为： η乙 G G 2G动 100% ，所以η甲＞η乙 ，故 C 错误，D 正确 5. 图中物体 A 的重力为 G，在拉力 F 的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到水平桌面的摩擦力为 f，则人对绳的拉力 F 的大小等于（不计滑轮重、细绳和滑轮间的摩擦）（ ） A.0.5G B.2G C.0.5f D.2f 答案解析：分析：要解答本题需掌握物体 A 匀速运动，受到的合力为零，故A 物体所受拉力和摩擦力相等；解答：如图所示，因物体A 做匀速直线运动，则物体A 与水平桌面的摩擦力与物体A 受到拉力是一对平衡力，因此滑轮是动滑轮，则人对绳的拉力 2F=f，即 F=f=0.5f．故选C 6. 如图所示，用滑轮提升重为 100 牛的物体，使物体以 0.2m/s 的速度上升（绳重和各种摩擦不计），已知动滑轮重为 10 牛，则拉力和动滑轮移动的速度分别为（ ） A.55N；0.1m/s B.210N；0.1m/s C.55N；0.4m/s D.210N；0.4m/s 答案解析：图中所示是动滑轮的一种使用方法，特点是费 2 倍的力却省一半的距离，和正常的恰好相 反。拉力 F =2G+G动 =210N ，拉力方向端移动速度v= 1 v =0.1m / s ，故选B 2 物 7. 如图装置，在水平拉力 F 作用下，物体 M 沿水平地面匀速直线运动，已知弹簧秤读数为 10N，物体 M 的运动速度为 1m/s（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦）。此过程中（ ） A. 物体M 与地面间的摩擦力为 5N B. 滑轮对物体的拉力为 10N C. 1s 内滑轮对物体 M 做功为 10J D. 水平拉力 F 做功的功率为 20W 答案解析：已知物体 M 做匀速直线运动，所受拉力与摩擦力相同，该滑轮为动滑轮，弹簧秤读数为 10N，说明滑轮组对重物拉力为 20N，所以摩擦力也为 20N，AB 错误； 滑轮对物体的拉力为 20N，1s 内物体移动距离为 1m，所以做功为 20J，C 错误；水平拉力 F=10N，绳子端移动速度为 2m/s，根据公式 P Fv ，得P=20W，D 正确 8. 如图所示的滑轮组，在拉力 F 的作用下，将 80N 的物体提升了 2 米，已知该滑轮组的机械效率为 80%，以下说法错误的是（ ） A. 绳子自由端移动了 6 米 B.动滑轮的重力为 20N C.拉力 F 大约为 33.3N D.有用功为 160J 答案解析：这道题要注意题目中并未说明不计滑轮与绳子间摩擦。 该滑轮组承重端有 3 段绳子，所以绳子自由端移动距离为2 3 6米，A 正确；该题未说明不计滑轮与绳子间摩擦， 所以动滑轮重力无法计算， B 错误； 根据机械效率为 80% ， η W有 W 总 100% 80N 2m 80% F 6m ， 得 F 大 约 等 于 33.3N ， C 正 确 ； 有 用 功 W有用 80N 2m 160J ，D 正确，所以选 B 9. 如图所示，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小明想通过一次实验既能得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小。下列四套装置能实现的是（弹簧测力计的重力不能忽略、绳和滑轮间的摩擦不计）（ ） 答案解析：A、C 两图中，钩码挂在拉环上，因为弹簧测力计本身有重力，所以此时弹簧测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码的重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故 A、C 错误；图 B 中右边弹簧测力计倒置使用，示数等于左边弹簧测力计的重力与钩码重力之和，不能得出正确结论，故 B 错误；图D 中，设弹簧测力计的重力均为 G，定滑轮上绳子的拉力 F=G1+G，左边弹簧测力计的示数 F 左=G1，右边弹簧测力计的示数 F 右=F-G=G1+G-G=G1，能得出正确结论，故选D 10.旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ） A.旗手对绳的拉力一定等于国旗重力 B.旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半 C.国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动的距离 D.国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半 答案解析：AB，旗杆顶端装有的定滑轮既不省力也不费力，且题目中未说明不计摩擦，所以 AB 错误；CD，定滑轮不省距离也不费距离，故选C 11.小明在 A 端用如图所示的动滑轮匀速提起重为 200 牛的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人对绳子A 端的拉力为 牛；实际测得拉力为 110 牛，若不计绳重和摩擦，则滑轮重为 牛。 答案解析：（1）动滑轮有两段绳子承重，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力 F = 1 2 G=100N （2）不计绳重和摩擦，根据 F = 1 G+G ），得G =20N 故答案为 100；20 （ 动 动 2 12.用如图所示的滑轮组提升重 200N 的物体，已知拉力 F 为 80N，不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重 N，3s 内对物体做的有用功为 J。 答案解析：由甲图可知，动滑轮被 3 段绳子拉着，绳子移动的距离为物体移动距离的三倍，故反映绳子自由端运动的图线是 A。动滑轮的重力为G动 nF G物 3 80N 200N 40N 由图可知，3s 内物体移动的距离为 1.5m，则有用功为W有 G物 s物 200N 1.5m 300J 故答案为：A；40；300 13.如图所示，当 F1=4N，F2=3N 时物体相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动，可知，弹簧测力计读书为 N，拉力 F2 的功率为 W；如果增大 F2,物体 A （选填“可能”或“不可能”）向左运动。（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦） 答案解析：（1）不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重以及滑轮和绳子之间的摩擦，此时定滑轮收受到向左的拉力和 3 股绳子向右的拉力处于平衡状态，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示 数为： F 3F2 3 3N 9N ；（2）由图知承担动滑轮绳子的股数 n=2，则拉力端移动速度： v 2v 2 0.1m / s 0.2m / s，F 的功率P W2 F2s F v 3N 0.2m / s 0.6W （3） 物 2 2 t t 2 如果增大 F2，B 将做加速运动，B 对A 的压力和接触面的粗糙程度不变，B 与A 之间的摩擦力不变，A 受摩擦力不变，A 受到地面的摩擦力也不变，即A 的受力情况不变，仍然处于静止状态，即物体A 不可能向左运动 故答案为：9；0.6；不可能 14.在探究“滑轮组机械效率”时，两个滑轮组进行了 4 次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前 3 组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第 4 组数据，如表： （4） 根据表中前 3 次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法； （5） 实验中，测量绳端拉力 F 时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第 3 次实验时滑轮组的机械效率为 ； （6） 由表中第 1、2、3 组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。 答案解析：（1）由表中数据可知，前 3 次实验绳子的有效段数： n s 3 。即滑轮组由 3 段绳 h 子承担物重，因此绳子应从动滑轮上面挂钩绕起，如图所示： （ 2 ） 分度值为 0.2N ， 所以示数为 1.6N 。 第 3 次实验时滑轮组的机械效率为： η W有 Gh 4N 0.1m 100% 66.7% W总 Fs 2N 0.3m （3）比较数据即可知 故答案为：（1）如上图；（2）1.6；66.7%；（3）大 15.如图所示的滑轮组，不计绳重和摩擦，工人的重力为 600N，绳子能承受的最大拉力 F1 为 1000N。当工人匀速提升重力为 800N 的货物A 时，工人所用拉力 F2 为 500N，货物在 50s 内被匀速提升 2m。（g=10N/kg）求： （3） 拉力 F2 做功的功率 （4） 滑轮组最大的机械效率（百分号前保留一位小数）答案解析：（1）物重由 2 段绳子承担， s 2h 4m，拉力F2 500N，拉力做的功W=F2s 500N 4m 2000J ，t=50s，拉力 F 做功的功率： P= W 2000J 40W 2 t 50s （2）不计绳重和摩擦，拉力 F2 G G ( 动 )，动滑轮的重力G 200N ，不计绳重和摩擦时，使用 2 动 滑轮组所做的额外功只有提升动滑轮做的功；额外功一定时，提升的物体越重，有用功越多，机械效率越大。工人的重为 600N，绳子能承受的最大拉力F1 为 1000N，那么绳重自由端的最大拉力 F G人 600N ，提升的物体的最大重力G最大 2F G动 2 600N 200N 1000N ，此时滑 W有 G最大h G最大h G最大 1000N 轮组的机械效率最大，η 83.3% W总 Fs F 2h 2F 2 600N 16. 如图所示，有一底面积 S=1000 厘米 2、高 2.1 米的圆柱形容器中盛有水，水面高度 H=1.8 米.在水中有一边长为 10 厘米的立方体物块，该物块的密度为ρ=2.5 103 千克/米 3。开始时，物块在 滑轮组（不计摩擦及绳子和滑轮重力）的作用下静止在水中，且下表面与容器底面间并未接触，现拉着物块以 v=0.2 米/秒的速度匀速上升 10 秒.如果图中各绳子都不会被拉断，则物块匀速上升 ( 水 )过程中，拉力 F 的最大值和最小值分别是多少？(g 取 10 牛/千克，ρ =1.0 103 千克/米 3) 答案解析：立方体物块体积：V=1×10-3m3物块重力： G=m物g=ρ物Vg=25N 该物块浸没在水中时受到的浮力： F浮=ρ水gV排 =10N 拉着物块以 v=0.2m/s 的速度匀速上升 10 秒，由速度公式的物块在 10 秒内上升的高度： h=vt=2m 由于水面高度H=1.8m，立方体物块边长为 10cm，以物块底部为标准，当物块提升 2m 时从水中到离开水面 由图可知绳子段数 n=2，则物块在水中时： F最小 = G物-F浮 =7.5N n 物块离开水面时： F最大 = G物 =12.5N n $$