2025年中考物理专项训练: 滑轮及其应用
2025-01-15
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内容正文:
2025年中考物理专项训练: 滑轮及其应用
一、选择题
1.如图所示,不计绳重和摩擦,沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升1、F2、F3,则( )
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.三个力一样大
2.如图所示是滑轮的两种用法,下列说法中正确的是( )
A.甲是定滑轮,使用时可以省力
B.甲是动滑轮,使用时不能省力
C.乙是定滑轮,使用时不能省力
D.乙是动滑轮,使用时可以省力
3.如图所示,一个重G=20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm。若不计滑轮重、绳重和摩擦,则拉力F及其向上移动的距离s分别为( )
A.F=10N,s=20cm B.F=10N,s=40cm
C.F=20N,s=20cm D.F=20N,s=40cm
4.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后( )
A.A上升,B上升 B.A下降,B上升
C.A、B均静止 D.A上升,B下降
5.如图所示。各滑轮组所提升的物体的重力都是G,不计摩擦和动滑轮重及绳重,若物体匀速上升。则拉力最小的是( )
A. B.
C. D.
6.工人师傅用如图所示的滑轮组竖直提升重为600N的物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200N
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为300N
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
7.如图所示,用20N的拉力向上拉动绳子,使重为50N的物体5s内匀速升高5m(不计绳重和摩擦)( )
A.绳子自由端拉的距离为15m
B.动滑轮重为10N
C.物体上升的速度为1m/s
D.绳子自由端拉动的速度为6m/s
8.使用滑轮(组)提升同一个物体,不计滑轮重和摩擦( )
A. B. C. D.
9.如图所示,用滑轮提升重为G=100N的物体,使物体以0.2m/s速度上升(绳重和各种摩擦不计)动=12N,则绳端拉力F和移动速度v的判断正确的是( )
A.56N,0.1m/s B.56N,0.4m/s
C.212N,0.1m/s D.212N,0.4m/s
10.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
A.建筑材料P上升的速度为3m/s
B.物体M对地面的压力为5000N
C.工人对地面的压力为400N
D.建筑材料P的重力为600N
二、填空题
11.如图是升旗时旗杆上的A装置,它是 滑轮(选填“定”或“动”)。
12.如图所示,工人师傅用一轻质动滑轮将重400N的木箱从地面吊到8m高的阳台上,这种滑轮 改变施力方向(选填“能”或“不能”),不计摩擦和绳重,若滑轮重为60N N的拉力才能拉起木箱,吊到阳台时,绳子的末端移动了 m。
13.如图所示是活动“使用滑轮组时拉力与物重的关系”时的情形,吊起动滑轮的绳子段数为 段,既省力又 (选填“可以”或“不可以)改变用力方向。钩码总重为1N,若动滑轮重和摩擦不计,弹簧测力计的示数是 N。
14.高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置 滑轮,滑轮2是 滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦 N。若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了 cm。(不考虑钢绳的热胀冷缩)
15.如图装置,物体在水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了6s m,若物体在水平面滑动时所受摩擦力为重力的0.2倍,绳子所能承受的最大拉力为20N,则可以拉动物体的最大重力是 N。
16.如图所示,在两墙之间同一水平面上的A、B两处用弹簧测力计和滑轮相连,不计弹簧测力计、滑轮重和摩擦,则弹簧测力计P示数是 N,弹簧测力计Q的示数是 N。
17.如图所示,小强站在一个平板上用如图所示的滑轮组匀速把木板和自己向上拉了1m高。已知小强体重为500N,木板重300N N,小强对平板的压力为 N。
18.如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及摩擦不计,它恰好能匀速下降。以上装置中属于动滑轮的是 (填字母“M”或“N”)。若用一个水平向左的力F拉物体A,使其向左匀速运动,则这个力F大小应为 N。
19.小鹏利用滑轮组及相关器材进行实验,记录的实验数据如表所示,请根据表中的数据归纳出拉力F与重力G的关系:F= 。
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.9
1.5
2.1
2.7
3.3
3.9
三、作图题
20.如图所示,在建筑工地上,两位工⼈师傅利用一根绳子和两个滑轮运送建筑材料。请在甲图中画出最安全的滑轮组绕绳⽅法
四、实验探究题
21.如图所示,小军同学正在探究“定滑轮的使用特点”实验:
(1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示装置提升重物,需要测量的物理量是 和 。
(2)实验时,他应该 (选填“匀速”或“加速”)拉动绳子;
(3)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,则三个力的大小关系是 。
(4)旗杆顶部有一个定滑轮,给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮 的特点。
五、计算题
22.小明在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶。
(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力是多大?若水桶上升0.5m,则A端需要移动的距离是多少m?
(2)若实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重是多重?
23.如图所示,用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进,在绳的端点A处的作用力F=300N(不计滑轮本身的质量以及轴与轮间的摩擦)
24.如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为520N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加120N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
六、解答题
25.一位同学站在地面上,要利用如图所示的滑轮组提升重物,已知物重1000N,请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。
参考答案与试题解析
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
D
B
B
B
C
D
D
C
C
一、选择题
1.如图所示,不计绳重和摩擦,沿三种不同的方向拉绳使物体匀速上升1、F2、F3,则( )
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.三个力一样大
【分析】定滑轮实质是一个等臂杠杆,不省力,但能改变力的方向。
【解答】解:因为定滑轮相当于一等臂杠杆,只能改变力的方向,故用定滑轮拉同一重物G,用的拉力大小相等1、F2、F8都等于物体的重力。
故选:D。
【点评】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握,记住定滑轮的特点不省力但能改变力的方向,实质是一个等臂杠杆。
2.如图所示是滑轮的两种用法,下列说法中正确的是( )
A.甲是定滑轮,使用时可以省力
B.甲是动滑轮,使用时不能省力
C.乙是定滑轮,使用时不能省力
D.乙是动滑轮,使用时可以省力
【分析】定滑轮是指轴固定不动的滑轮,不省力,但能改变力的方向;
动滑轮是轴与物体一起移动的滑轮,可以省一半的力,但不能改变力的方向。
【解答】解:
由图知,在使用滑轮时,是定滑轮,但能改变力的方向;
乙滑轮的轴与物体一起移动,是动滑轮,但不能改变力的方向。
故选:D。
【点评】主要考查了定滑轮和动滑轮特点的认识,是一道基础题目。
3.如图所示,一个重G=20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm。若不计滑轮重、绳重和摩擦,则拉力F及其向上移动的距离s分别为( )
A.F=10N,s=20cm B.F=10N,s=40cm
C.F=20N,s=20cm D.F=20N,s=40cm
【分析】图中使用的是动滑轮,n=2,不计滑轮重和摩擦,拉力F=G;拉力端向上移动的距离s=2h。
【解答】解:由图知,使用的是动滑轮,则拉力F=×20N=10N;
拉力端向上移动的距离:s=2h=3×20cm=40cm。
故选:B。
【点评】本题考查了使用动滑轮拉力以及拉力端移动距离的计算,注意条件:不计滑轮重和摩擦。
4.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,放手后( )
A.A上升,B上升 B.A下降,B上升
C.A、B均静止 D.A上升,B下降
【分析】利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。
【解答】解:B所在的滑轮为动滑轮,动滑轮省一半的力,定滑轮不省力,重力相等、滑轮的重力和摩擦,所以A下降。
故选:B。
【点评】此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点,属于基础题目。
5.如图所示。各滑轮组所提升的物体的重力都是G,不计摩擦和动滑轮重及绳重,若物体匀速上升。则拉力最小的是( )
A. B.
C. D.
【分析】不计滑轮的重力以及绳重和摩擦,根据F=分别求出拉力大小进行比较即可。
【解答】解:不计摩擦和动滑轮重及绳重,用滑轮组提升重物时,拉力就是物重的几分之一;
由图可知:FA=G;FB=G;FC=G;FD=G。
可知,B中滑轮组最省力。
故选:B。
【点评】此题主要考查的是学生对滑轮组省力情况计算的理解和掌握,基础性题目。
6.工人师傅用如图所示的滑轮组竖直提升重为600N的物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200N
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为300N
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
【分析】定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省力但要费距离。
【解答】解:
A、由图可知,故A错误;
BC、不计摩擦和滑轮自重,物体的重力为600N,故B错误;
D、使用动滑轮能省力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了定滑轮和动滑轮的省力情况,属于基础知识的考查。
7.如图所示,用20N的拉力向上拉动绳子,使重为50N的物体5s内匀速升高5m(不计绳重和摩擦)( )
A.绳子自由端拉的距离为15m
B.动滑轮重为10N
C.物体上升的速度为1m/s
D.绳子自由端拉动的速度为6m/s
【分析】(1)由图知,n=3,绳子自由端拉的距离s=3h;
(2)不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动),据此求动滑轮的重力;
(3)利用速度公式求物体上升的速度,绳子自由端拉动的速度等于物体上升速度的3倍。
【解答】解:
A、由图知,绳子自由端拉的距离:s=3h=3×7m=15m;
B、不计绳重和摩擦(G+G动),
则动滑轮的重力:G动=6F﹣G=3×20N﹣50N=10N,故B正确;
CD、物体上升的速度:v物===1m/s,
绳子自由端拉动的速度:v=3v物=4×1m/s=3m/s,故C正确。
故选:D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力端移动距离、速度、动滑轮省力的计算,属于基础题目。
8.使用滑轮(组)提升同一个物体,不计滑轮重和摩擦( )
A. B. C. D.
【分析】不计滑轮、绳重以及轮与轴间的摩擦,对于定滑轮,F=G物,对于动滑轮F=G物,对于滑轮组F=G物,据此求出各自需要的拉力进行判断。
【解答】解:不计滑轮、绳重以及轮与轴间的摩擦,
A、图中是定滑轮,故F=G;
B、图中有两段绳子拉着动滑轮G;
C、图中的动滑轮,拉力F=G;
D、图中有三段绳子拉着动滑轮G;
故最省力的是D。
故选:D。
【点评】知道不计滑轮、绳重以及轮与轴间的摩擦,对于滑轮组,拉力F=G是本题的突破口。
9.如图所示,用滑轮提升重为G=100N的物体,使物体以0.2m/s速度上升(绳重和各种摩擦不计)动=12N,则绳端拉力F和移动速度v的判断正确的是( )
A.56N,0.1m/s B.56N,0.4m/s
C.212N,0.1m/s D.212N,0.4m/s
【分析】此题是动滑轮的一种特殊使用方法,正常使用时是将物体挂在轮轴上,拉绳子的一端。而特殊使用方法恰好相反,拉轮轴而将物体挂在绳子的末端。动滑轮的特殊使用方法,不仅不省力而且费2倍的力,但能够省一半的距离。
【解答】解:图中是动滑轮的一种特殊使用方法,它的特点是费2倍的力却省一半的距离。
拉力F=2G+G动=3×100N+12N=212N;
拉力端移动速度:
v=v物=×0.8m/s=0.1m/s。
故选:C。
【点评】本题考查的是动滑轮的特殊使用方法。我们只要用我们学到的有关于动滑轮的知识就可以很好的解答此题。
10.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M是重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时( )
A.建筑材料P上升的速度为3m/s
B.物体M对地面的压力为5000N
C.工人对地面的压力为400N
D.建筑材料P的重力为600N
【分析】(1)物重由2段绳子承担,建筑材料P上升的速度v=v绳。
(2)分析A点受到的力和杠杆的平衡条件分析出B点的拉力,对M受力分析得出地面对物体的支持力即物体M对地面的压力;
(3)首先对工人进行受力分析,受竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力,人对绳子的拉力,即绳子对人的拉力,又知道人的重力,从而可以计算出地面对人的支持力,即工人对地面的压力,
(4)由图可知n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F=(G+G动)可求得建筑材料P重。
【解答】解:
A、物重由2段绳子承担v绳=×5m/s=0.5m/s;
B、定滑轮受向下的重力、杠杆对定滑轮向上的拉力A′=7F+G定=3×300N+100N=1000N;
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等A=F′A=1000N;
根据杠杆的平衡条件:FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:4,
所以,FB===500N;
因为物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力B′=FB=500N;
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力,则物体M受到的支持力为:FM支持=GM﹣FB′=5000N﹣500N=4500N,
因为物体间力的作用是相互的,所以物体M对地面的压力:FM压=FM支持=4500N.故B错误;
C、当工人用300N的力竖直向下拉绳子时,则绳子对工人会施加竖直向上的拉力,
此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F支,由力的平衡条件可得:F+F支=G,则F支=G﹣F=700N﹣300N=400N,
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等压=F支=400N,故C正确;
D、由图可知n=2,由F=动)可得,建筑材料P重动=2×300N﹣100N=500N,故D错误;
故选:C。
【点评】本题是综合性很强的题目,考查了物体受力的分析、使用滑轮组拉力的计算,其中对物体受力分析是难点。
二、填空题
11.如图是升旗时旗杆上的A装置,它是 定 滑轮(选填“定”或“动”)。
【分析】只转动不移动的滑轮是定滑轮,既转动又移动的滑轮是动滑轮。
【解答】解:旗杆上的A装置是一个只能转动不能移动的滑轮,即只有轮在动,所以是定滑轮。
故答案为:定。
【点评】记住定滑轮的特征:只转动不移动;定滑轮的工作特点:不省力、不省距离、改变力的方向。
12.如图所示,工人师傅用一轻质动滑轮将重400N的木箱从地面吊到8m高的阳台上,这种滑轮 不能 改变施力方向(选填“能”或“不能”),不计摩擦和绳重,若滑轮重为60N 230 N的拉力才能拉起木箱,吊到阳台时,绳子的末端移动了 16 m。
【分析】动滑轮是指轴随物体一起运动的滑轮,其实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省一半力不能改变用力的方向,费距离;
不计动滑轮重和摩擦,提起物体的力是物重的一半。
【解答】解:由图知,提升重物时,所以该滑轮为动滑轮,但不能改变用力的方向;
不计摩擦和绳重,要拉起木箱==230N;
动滑轮可以省一半的力,但费距离。
故答案为:不能;230。
【点评】动滑轮是常用的简单机械,同学们要理解动滑轮的实质,并搞清楚它的工作特点和作用。
13.如图所示是活动“使用滑轮组时拉力与物重的关系”时的情形,吊起动滑轮的绳子段数为 2 段,既省力又 可以 (选填“可以”或“不可以)改变用力方向。钩码总重为1N,若动滑轮重和摩擦不计,弹簧测力计的示数是 0.5 N。
【分析】定滑轮可以改变力的方向,但不能省力地拉动物体;动滑轮不可以改变力的方向,但能很省力;滑轮组结合了定滑轮和动滑轮,这样既可以改变力的方向,又能很省力;动滑轮被几根绳子承担,在动滑轮自重、摩擦和绳重均不计的情况下,那么所用的拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一。
【解答】解:
定滑轮可以改变力的方向,动滑轮能很省力地拉动物体,这样既可以改变力的方向;动滑轮被几根绳子承担;因为重物有两根绳子承担G=。
故答案为:2;可以。
【点评】此题考查了滑轮组的组成、特点和省力情况,在分析过程中,一定要让学生仔细分析承担动滑轮的绳子股数,这是分析省力情况的要点,只有分析出绳子的股数,才能计算出绳子上的拉力大小。
14.高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置 定 滑轮,滑轮2是 动 滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦 1×104 N。若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了 15 cm。(不考虑钢绳的热胀冷缩)
【分析】(1)定滑轮是指固定不定的滑轮,它的作用是改变力的方向,不能够省力;动滑轮是指和物体一块运动的滑轮,它能够省一半力,但费距离;
(2)利用G=mg求坠砣总重力;如图使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,可得G砣=FA,据此求输电线A端受到的拉力大小;
(3)坠砣串下降高度h=2sA,可求输电线A端向左移动的距离。
【解答】解:由图可知,滑轮1为定滑轮;
20个坠砣的总重力:G砣=mg=25kg×20×10N/kg=5000N,
由图知,使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,
图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦砣=FA,
则输电线A端受到的拉力大小:FA=2G砣=4×5000N=1×104N;
图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h=4sA,
则输电线A端向左移动的距离:sA=h=。
故答案为:定;动;1×104;15。
【点评】本题考查了水平使用滑轮组时拉力与提升物重的关系以及拉力端移动距离与物体升高高度的关系,注意与竖直使用滑轮组的区别。
15.如图装置,物体在水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了6s 3.6 m,若物体在水平面滑动时所受摩擦力为重力的0.2倍,绳子所能承受的最大拉力为20N,则可以拉动物体的最大重力是 300 N。
【分析】(1)知道物体移动速度和时间,利用s=vt求物体移动距离,由题知,n=3,拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍;
(2)不计滑轮与绳的重力及绳与滑轮的摩擦时,根据绳子承受的最大拉力、f=0.2G以及F=f求出物体的最大重力。
【解答】解:物体移动距离为s物=v物t=0.2m/s×8s=1.2m,
由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=5,绳子自由端移动的距离s=3s物=3×4.2m=3.2m,
不计滑轮与绳的重力及绳与滑轮的摩擦,绳子所能承受的最大拉力为20N,
物体在水平面滑动时所受摩擦力为重力的0.2倍,物体的最大重力。
故答案为:3.6;300。
【点评】本题考查滑轮组绳子拉力的计算,水平使用滑轮组时注意:F=f,这是本题的关键、易错点。
16.如图所示,在两墙之间同一水平面上的A、B两处用弹簧测力计和滑轮相连,不计弹簧测力计、滑轮重和摩擦,则弹簧测力计P示数是 6 N,弹簧测力计Q的示数是 4 N。
【分析】由图可知,左侧滑轮上,n=3,则绳端拉力F与P测力计对滑轮拉力的关系为F=FP;
将滑轮组看作一个整体,在水平方向上受力平衡,即:F+FQ=FP;
由于力的作用是相互的,所以两个测力计受到的拉力即示数分别为FP示=FP、FQ示=FQ。
【解答】解:由图可知,左侧滑轮上,则绳端拉力F与P测力计对滑轮拉力的关系为F=FP,
即:FP=nF=3×5N=6N,
由于力的作用是相互的,所以P测力计受到的拉力即示数为:FP示=FP=6N;
将滑轮组看作一个整体,在水平方向上受力平衡Q=FP,
则Q测力计对滑轮组的拉力为:FQ=FP﹣F=5N﹣2N=4N,
由于力的作用是相互的,所以P点处测力计受到的拉力即示数为:FQ示=FQ=7N。
故答案为:6;4。
【点评】本题考查滑轮组中力的大小计算,关键是能应用力的平衡条件确定测力计对滑轮组的拉力大小,难度不大。
17.如图所示,小强站在一个平板上用如图所示的滑轮组匀速把木板和自己向上拉了1m高。已知小强体重为500N,木板重300N 190 N,小强对平板的压力为 310 N。
【分析】用整体法来进行分析,把小强和平板作为一个整体,当平板匀速上升时,整个系统处于平衡状态,那么3段绳子所承受的拉力正好等于小强和平板的重力和,根据平衡力得出三条绳子间力的关系,再根据平衡力求出拉力的大小;再对小强进行分析可知,小强受到竖直向上的拉力、支持力以及竖直向下的重力,根据平衡力求出支持力的大小,最后根据力的作用是相互的得出小强对平板的压力。
【解答】解:将小强和平板作为一个整体,由于他们处于匀速上升状态;
设小强用的拉力为F,由图示可知,其中两条绳子的拉力均为F轮,
则有:(2F+G轮)+F+F=G人+G板,即(2F+40N)+F+F=500N+300N
F=190N,
由于小强受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力支
F支=500N﹣190N=310N,
由于力的作用是相互的,所以小强对平板的压力:F压=F支=310N。
故答案为:190;310。
【点评】解答该题须采用整体思想,把人和平板作为一个整体进行分析,这是解答此题的关键。
18.如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及摩擦不计,它恰好能匀速下降。以上装置中属于动滑轮的是 M (填字母“M”或“N”)。若用一个水平向左的力F拉物体A,使其向左匀速运动,则这个力F大小应为 10 N。
【分析】(1)轴的位置固定不动的滑轮叫定滑轮;随物体一起运动的滑轮叫动滑轮;
(2)如图,B物体恰能匀速下降,说明物体A在水平方向上向右做匀速直线运动,根据二力平衡的条件和定、动滑轮的工作特点可知,物体A所受的拉力等于B物体重力、动滑轮重之和的二分之一;
用一个水平向左的力拉物体A使其向左匀速运动,A受到的摩擦力大小不变,方向改变,A受到向右的拉力不变,A水平方向上受到平衡力的作用,据此求A受到向左的拉力大小。
【解答】解:N滑轮的轴的位置固定不动,为定滑轮,为动滑轮。
当A向右做匀速直线运动,A受力平衡,f=F拉=(GB+G动)=(8N+3N)=5N,
当A向左做匀速直线运动处于平衡状态,水平方向上受到水平向左的拉力等于向右的摩擦力加上B对A的拉力,压力不变,摩擦力大小不变。
B对A的拉力不变,F拉=5N,
A做匀速直线运动,受到平衡力的作用拉=2N+5N=10N。
故答案为:M;10。
【点评】本题通过物体B匀速下降,求出物体B对A的拉力和物体A和水平面的摩擦力,然后物体A拉着物体A拉着物体B匀速上升,摩擦力大小不变,物体B对A的拉力不变,根据物体A匀速直线运动受到平衡力的作用,求出拉力F,利用好摩擦力不变、B对A的拉力不变是本题的关键。
19.小鹏利用滑轮组及相关器材进行实验,记录的实验数据如表所示,请根据表中的数据归纳出拉力F与重力G的关系:F= 0.6G+0.3N 。
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.9
1.5
2.1
2.7
3.3
3.9
【分析】由表格数据可知,随着物重的增加,拉力均匀增大,即物重每增加1N,拉力增大0.6N,可见拉力F与重力G的关系为一次函数关系,设F=kG+b,任选表格两列数据列方程求出k、b的大小,得出拉力F与重力G的关系式
【解答】解:
由表格数据可知,随着物重的增加,即物重每增加1N,
所以,拉力F与重力G的关系为一次函数关系,
分析表格第一、第二列的数据可得:
0.8N=k×1N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
1.8N=k×2N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①得:k=0.4,
将k=0.6代入①得:b=8.3N;
所以力F与重力G的关系式是:F=0.8G+0.3N。
故答案为:2.6G+0.6N。
【点评】本题考查了学生的归纳分析能力,是实验类考查的热点,只要细心,一般能得出正确结论。
三、作图题
20.如图所示,在建筑工地上,两位工⼈师傅利用一根绳子和两个滑轮运送建筑材料。请在甲图中画出最安全的滑轮组绕绳⽅法
【分析】滑轮组绳子的绕法,有两种:一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过上面的定滑轮;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮。
【解答】解:只有一个定滑轮和一个动滑轮,最安全的滑轮组绕绳⽅法是人站在地面上,绕过下面的动滑轮;
要求最省力,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,再绕过动滑轮
【点评】本题画最省力的绕绳方法,属于常考题目,难度不大,应注意题目要求。
四、实验探究题
21.如图所示,小军同学正在探究“定滑轮的使用特点”实验:
(1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示装置提升重物,需要测量的物理量是 物体的重力 和 拉力的大小 。
(2)实验时,他应该 匀速 (选填“匀速”或“加速”)拉动绳子;
(3)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,则三个力的大小关系是 F1=F2=F3 。
(4)旗杆顶部有一个定滑轮,给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮 能够改变力的方向 的特点。
【分析】定滑轮的实质是一个等臂杠杆,使用定滑轮不省力也不费力,但可以改变力的方向。
【解答】解:(1)在研究使用定滑轮是否省力时,实验中应匀速提升重物,根据这两个力的大小分析定滑轮是否省力;
(2)实验时,他应匀速拉动绳子,这样便于读数;
(3)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F8匀速提升重物,由于使用定滑轮不省力也不费力1=F2=F2;
(4)旗杆顶部有一个定滑轮,能够改变拉力的方向。
故答案为:(1)物体的重力;拉力的大小;
(2)匀速;
(3)F1=F2=F6;
(4)能够改变力的方向。
【点评】此题主要考查了定滑轮的特点,注意使用定滑轮不能省力,但可以改变动力的方向。
五、计算题
22.小明在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶。
(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力是多大?若水桶上升0.5m,则A端需要移动的距离是多少m?
(2)若实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重是多重?
【分析】(1)不计绳重、滑轮重及摩擦,拉力F1=G;拉力端移动距离s=2h;
(2)不计绳重及摩擦,拉力F2=(G+G动),据此求动滑轮重力。
【解答】解:
(1)不计绳重、滑轮重及摩擦1=G=;
拉力端移动距离:
s=5h=2×0.4m=1m;
(2)不计绳重及摩擦,拉力F2=(G+G动)
则动滑轮重力:
G动=2F7﹣G=2×110 N﹣200 。
答:(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦;若水桶上升0.6m;
(2)若实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦。
【点评】本题考查了使用动滑轮时拉力的计算,注意条件及相应的拉力的计算方法。
23.如图所示,用滑轮组拉着重物在水平地面上匀速前进,在绳的端点A处的作用力F=300N(不计滑轮本身的质量以及轴与轮间的摩擦)
【分析】在水平方向上使用滑轮组移动物体时,克服的是物体与地面间的摩擦力,根据滑轮组的省力公式即可确定物体与地面间的摩擦力。
【解答】解:通过图示滑轮组可以确定,有三根绳子拉着动滑轮,此时滑轮组克服的是物体与地面的摩擦力f,
F=f,则f=7F=900N。
答:重物与地面间的摩擦力f为900N。
【点评】明确图示滑轮组中有几根绳子与动滑轮相连,即确定n等于几是解决此题突破口。
24.如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为520N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加120N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
【分析】(1)由图知,n=3,绳子自由端移动距离s=nh;
(2)不计绳重及摩擦,拉力F=(G+G动),据此求动滑轮的重力;
(3)若重物再增加120N,根据F=(G+G动)求出作用在绳自由端的拉力为多大。
【解答】解:(1)由图可知,n=3;
(2)不计绳重及摩擦,拉力F=动),
则动滑轮重力:G动=nF﹣G=5×200N﹣520N=80N;
(3)若重物再增加120N,则绳子的拉力:F′=动)=(520N+120N+80N)=240N。
答:(1)绳自由端的移动距离是6m;
(2)动滑轮的重力为80N;
(3)若重物再增加120N,要使重物匀速上升。
【点评】本题考查了有关滑轮组的计算,利用好公式F=(G+G动)是解题的关键。
六、解答题
25.一位同学站在地面上,要利用如图所示的滑轮组提升重物,已知物重1000N,请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。
【分析】使用滑轮组工作时,动滑轮和重物的总重由几股绳子承担,提起重物所用的力就是它们总重的几分之一。
【解答】解:物重1000牛,而绳子最多只能承受400牛,因此将绳子的一端固定在动滑轮的挂钩上,如下图所示:
【点评】设计滑轮组时一般的:两股绳子配一个动滑轮,一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。
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