内容正文:
11.2滑轮(题型优练)2025-2026年九年级物理精品课(85题)(原卷版)
【题型1 能区分定滑轮和动滑轮】
【题型2 知道动滑轮和定滑轮的特点】
【题型3 知道滑轮的实质】
【题型4 理解滑轮组的省力规律和绕线方法】
【题型5 滑轮组的实际应用】
【题型6 认识生活中的轮轴】
【题型7 滑轮组相关的计算】
知识详解
一、滑轮的定义与分类
1. 定义
· 周边有槽,可绕中心轴转动的小轮,本质是变形的 杠杆。
2. 分类
· 定滑轮:轴固定不动的滑轮。
· 动滑轮:轴随物体一起移动的滑轮。
· 滑轮组:定滑轮和动滑轮的组合装置。
二、定滑轮的特点与原理
1. 特点
· 力的关系:拉力 F = 物重 G(不省力也不费力)。
· 距离关系:绳端移动距离 s = 物体上升高度 h(不省距离)。
· 方向特点:可以 改变力的方向(如向下拉绳使物体上升)。
2. 杠杆原理分析
· 支点:定滑轮的轴心 O。
· 动力臂 L₁ = 阻力臂 L₂ = 滑轮半径 r,属于 等臂杠杆。
三、动滑轮的特点与原理
1. 特点(理想情况:不计绳重、摩擦和动滑轮重)
· 力的关系:拉力 F = G/2(省一半力)。
· 距离关系:绳端移动距离 s = 2h(费一倍距离)。
· 方向特点:不能改变力的方向(拉力方向与物体移动方向相同)。
2. 杠杆原理分析
· 支点:动滑轮边缘与绳的接触点 O。
· 动力臂 L₁ = 滑轮直径 2r,阻力臂 L₂ = 滑轮半径 r,属于 省力杠杆(L₁=2L₂)。
四、滑轮组的特点与计算
1. 组合方式
· 定滑轮和动滑轮按不同方式组合,常见有 “奇动偶定” 绕线法(绳子段数 n 为奇数时从动滑轮开始绕,偶数时从定滑轮开始绕)。
2. 公式总结(理想情况)
项目
公式(n 为承担物重的绳子段数)
拉力 F
F = (G 物 + G 动)/n (需计动滑轮重时)
绳端距离 s
s = n×h
提升速度 v 绳
v 绳 = n×v 物
3. 绕线规则
· n 为奇数:绳子起点在动滑轮上钩,依次绕过定滑轮、动滑轮;
· n 为偶数:绳子起点在定滑轮上钩,依次绕过动滑轮、定滑轮。
五、滑轮的应用与实际情况
1. 生活中的应用
· 定滑轮:旗杆顶部的滑轮、窗帘拉绳装置。
· 动滑轮:起重机吊钩处的滑轮、手动提升重物的简易装置。
· 滑轮组:塔吊、电梯牵引系统、大型起重机。
2. 实际使用中的额外阻力
· 需考虑 绳重、摩擦、动滑轮重力,导致实际拉力 F>(G 物)/n。
· 提高效率的方法:减小动滑轮质量、减小摩擦(涂润滑油)。
六、关键题型与易错点
1. 常见题型
· 滑轮组绕线作图(根据 n 确定绕线起点);
· 计算拉力、绳端距离或机械效率;
· 判断滑轮类型并分析省力 / 省距离特点。
2. 易错点提醒
· n 的确定:仅计算 直接与动滑轮相连的绳子段数,定滑轮上的绳子段数不计入 n;
· 动滑轮重力的影响:题目未说明 “不计动滑轮重” 时,需将 G 动计入阻力;
· 绕线方向:注意 “奇动偶定” 规则,避免绕线错误导致 n 计算错误。
学有所成,学以致用
【题型1 能区分定滑轮和动滑轮】
1.(23-24八年级下·全国·单元测试)用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为16N的物体A(滑轮自身重力及摩擦忽略不计),滑轮处于静止状态,其实质是一个 杠杆,力F的大小为 N,此时物体A所受到的合力大小为 N。
2.(24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习)使用简单机械给人们的生活带来了很多便利。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 (选填“杠杆”“定滑轮”或“动滑轮”);图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀,如果树枝太硬不容易剪断,可以使树枝到支点O的距离变 一些。图丙用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,阻力臂和动力的变化情况是 , (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【题型2 知道动滑轮和定滑轮的特点】
3.(22-23九年级上·全国·课后作业)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。
4.(23-24八年级下·河南平顶山·期末)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知物体A重30N,物体B重5N,则物体A所受到的地面的摩擦力为 N;若物体B下降0.2m,物体A向右运动 m。(不计绳重、滑轮重及绳和滑轮间摩擦)。
5.(22-23八年级下·广东清远·期中)用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm,动滑轮的重力不计,则下列说法正确的是( )
A.拉力F =2N
B.拉力F =1.5N
C.绳子向上移动的距离为10cm
D.绳子向上移动的距离为5cm
【题型3 知道滑轮的实质】
6.(24-25八年级下·全国·单元测试)如图所示,某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20N B.25N C.30N D.32N
7.(23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习)一辆汽车陷进了泥潭, 司机按图甲、图乙两种方式安装滑轮,均能将汽车从泥潭中拉出。图甲中的滑轮是 滑轮;图乙中滑轮的作用是 。如果按图乙方式,人拉绳头移动了 0.5m,那么汽车被拉动了 m。
8.(22-23九年级上·江苏泰州·阶段练习)如图所示,小华用动滑轮提起200N的物体使其匀速上升5m,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人对绳子的拉力为 N,实际测量出拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为 N,若绳子最多能承受300N拉力,不计绳重及摩擦,则小华最多能提升 N的物体。
【题型4 理解滑轮组的省力规律和绕线方法】
9.(2020·江苏无锡·三模)定滑轮可以看作杠杆,在如图中画出定滑轮支点以及拉力F1的力臂。
10.(22-23八年级下·上海·期中)滑轮可以看作变形杠杆,请在图中画出滑轮的支点O、阻力、以及动力F的力臂。
11.(23-24九年级上·宁夏固原·阶段练习)小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究,实验数据见表。通过分析数据,他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 ;
(2)动滑轮可视为杠杆的变形,实质是一个 杠杆(选填“省力”或“费力”),如图,此时其支点为 (选填“A”、“B”或“C”)点。
实验次数
物重G/N
弹簧测力计示数F/N
1
1
0.7
2
1.5
1
3
20
1.3
12.(23-24八年级下·海南海口·期末)如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、和,不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦。则它们的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(2017·上海·一模)如图所示,一根不可伸缩的轻绳跨过定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的人拉住.设人的质量为60 kg,吊椅的质量为10 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,要使人和吊椅一起匀速上升,人竖直向下拉绳的力等于 N,人对吊椅的压力等于 N.
【题型5 滑轮组的实际应用】
14.(22-23八年级下·广东肇庆·期中)分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最费力是( )
A. B.
C. D.
15.(21-22八年级下·江西新余·期中)如图所示,小柯用图中装置提升重为400N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.人将绳子拉过1m,物体上升2m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200N
D.使用该装置既能省力,也能改变力的方向
【题型6 认识生活中的轮轴】
16.(24-25八年级下·全国·课后作业)生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关。小华发现,如图甲所示的水龙头很难徒手拧开,但插上如图乙所示的钥匙后(如图丙所示),水龙头就容易拧开。则此钥匙相当于一个 (选填“滑轮”“滑轮组”或“轮轴”)。这属于 (选填“省力”或“费力”)机械。
17.(2020九年级·黑龙江哈尔滨·专题练习)一位同学用如图所示的两种方法把相同的重物提高相同的高度,甲、乙两图的动滑轮重相同,不计绳重及机械摩擦,图甲中人的拉力 图乙中人的拉力。甲收绳的速度 乙收绳的速度。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
18.(23-24八年级下·安徽铜陵·期中)如图所示,水平地面上有一重550N的物体,一个人站在地上利用滑轮组将重物匀速提升。要想使人所用的拉力最小,请在图中画出滑轮组上绳子的绕法。
(1)请画出最省力的滑轮组的绕绳方法。
(2)不计摩擦及绳重,最省力实际拉力为200N,动滑轮的重力为多少?
(3)不计摩擦及绳重,用此滑轮组提起850N的重物,实际拉力F为多大?
19.(20-21八年级下·甘肃天水·期末)小女孩要用如图装置提起重物,请画出该滑轮组达到此要求最省力的绕线方式。
20.(2022·广西柳州·中考真题)如图甲,大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似,图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上,在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉,大人、男孩则各握住一根木棍向外拉,三人中被拉动者为负,他们都使出了最大力气,仍处于“僵持”状态,没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦,以下做法中最有可能使女孩获胜的是( )
A.仅将绳在两木棍上多绕1圈 B.仅将绳在两木棍上少绕1圈
C.仅增加绳的总长 D.仅减小绳的总长
【题型7 滑轮组相关的计算】
21.(23-24八年级下·广西柳州·期末)如图甲,大人利用滑轮将重物吊到二楼,孩子想帮忙,却把自己吊了上去。已知每层楼的高度为3m,滑轮重30N,重物重600N,不计绳重,不计绳与滑轮间的摩擦。
(1)孩子的最大体重不超过多少?
(2)再增加一个相同的滑轮,组成如图乙所示的滑轮组,孩子成功吊起了重物。通过计算判断孩子的体重在什么范围内;
(3)孩子将重物吊到二楼,绳子自由端被拉下的距离是多少?
22.(2018·新疆乌鲁木齐·中考真题)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,甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止.则每个动滑轮的重力为( )
A.3N B.6N C.11N D.22N
23.(23-24九年级上·江苏无锡·阶段练习)“由物及理,思维建模”。如图所示,这是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,装置中轮轴B的作用是 (选填“省力”“省距离”或“省功”);匀速提起摩托车,工人所用的拉力为500N,若不计摩擦、绳重和装置的自重,则摩托车的重力为 N。
24.(20-21九年级上·江苏·期末)在水平桌面上放一个200N的重物,现用如图所示装置将物体匀速拉动,物体与桌面的摩擦力是48N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F为 N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s,则物体移动速度为 。
25.(23-24九年级上·江苏南京·阶段练习)如图所示,某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物,请用笔画线代替绳子,画出最省力的绕绳方法。
26.(24-25八年级下·广西桂林·期中)某人利用如图所示的滑轮组,用200N 的拉力在20s内将重为480N 的物体匀速提高2m,若不计轴摩擦和绳重:
(1)求绳子自由端移动的速度。
(2)求动滑轮的重力。
(3)若再增加180N 的重物,要使物体匀速上升,作用在绳子自由端的拉力为多大?
27.(2024八年级下·全国·专题练习)如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图,吊臂前端由滑轮组组成,动滑轮总质量300kg,绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2×103kg,体积为0.8m3的物体G匀速提起(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物体露出水面前拉力F的大小。
28.(安徽省六安市2024-2025学年八年级下学期期末物理试题)如图甲所示,这是汽车起重机,其中A、B部分的滑轮组结构如图乙所示。电动机牵引钢丝绳,将重为1500N的物体匀速提升1.5m,若不计滑轮重、绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮A和滑轮B都是动滑轮 B.滑轮A对物体的拉力为500N
C.绳子自由端移动的距离为3m D.绳子自由端的拉力F的大小为500N
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29.(24-25八年级下·江苏南通·期末)用图示滑轮组匀速提升不同的重物,不计绳重和摩擦,人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值为。则下列描述拉力与物重、与物重的倒数的关系图线中,可能正确的是( )
A.B.C. D.
30.(2025·海南儋州·三模)滑轮和杠杆都是简单机械。若忽略机械的自重和摩擦,则下列杠杆和滑轮的使用方式能省一半力的是( )
A.B.C. D.
31.(2025·广东广州·二模)利用滑轮组设计健身器材,配重质量为10kg,要求如下:始终竖直向下匀速拉动拉环,要求拉力大小范围为250N~350N(杠杆、滑轮、绳子、拉环的质量和摩擦均不计)。下列方案符合要求的是( )
A.B.C. D.
32.(24-25八年级下·安徽淮南·期末)如图所示,利用同一个滑轮分别按照不同方式拉着同一个物体,在竖直方向匀速上升,所用拉力分别为F1、F2、F3,不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦,所用拉力最小的是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.一样大
33.(24-25八年级下·上海金山·期末)如图所示,护城河吊桥可以看作杠杆,用绳子通过滑轮可以将吊桥拉起。绳子对吊桥冯幼的拉力是动力,吊桥自身所受的重力是阻力。
(1)下列说法正确的是( )
A.图中滑轮属于动滑轮 B.使用图中滑轮是为了省力
C.使用图中滑轮是为了改变用力方向 D.吊桥的支点为A点
(2)在拉起吊桥的过程中( )
A.阻力臂不变 B.阻力臂变小 C.阻力变小 D.阻力变大
(3)下列工具中与吊桥实质相同,属于省力杠杆的是( )
A.镊子 B.筷子 C.钢丝钳 D.钓鱼竿
34.(2025·上海·中考真题)如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时,下列说法正确的是( )
A.F1=F2=F3 B.F2> G
C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力
35.(2025·新疆·中考真题)小明用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升时,作用在绳子自由端的拉力不可能是( )
A.1.0N B.1.2N C.1.4N D.1.6N
36.(2025·四川达州·一模)小华利用如图所示装置(不计绳重、摩擦和杠杆自重)匀速提起水中的长方体物块,其中滑轮对物体拉力为F0,滑轮重为G0。下列判断正确的是( )
A.G0=3F–F0
B.物块上表面露出水面前,其上下表面压力差保持不变
C.将杠杆AOB和动滑轮组装在一起更省力,所以机械效率高
D.若物块能漂浮在某种液体液面上,则液体密度小于水的密度
37.(2025·山东烟台·中考真题)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A.是定滑轮,可以省力 B.是动滑轮,可以省力
C.是定滑轮,可以改变力的方向 D.是动滑轮,可以改变力的方向
38.(2025·河南周口·二模)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80N,B重10N,(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)下列说法正确的是( )
A.A所受地面的摩擦力为20N
B.A所受地面的摩擦力方向为水平向右
C.绳子上的拉力为20N
D.若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为80N
39.(2025·广东汕头·一模)如图是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图,人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖,非常方便、卫生。下列说法正确的是( )
A.该装置中左边是定滑轮,右边是动滑轮
B.使用该装置中的滑轮可以省力
C.该装置中的两个滑轮都属于动滑轮
D.使用该装置中的滑轮可以改变力的方向
40.(24-25八年级下·吉林·课后作业)如图所示,一轻质弹簧测力计上端固定于天花板上的O点,下端悬挂一个滑轮。A、B两重物用一跨过滑轮的细绳相连接,重物A静止于地面上,设A、B两重物的重力分别为和,此时弹簧测力计的示数为,忽略绳重与摩擦,下列说法正确的是( )
A.地面对重物A的支持力大小为 B.滑轮的重力大小为
C.弹簧测力计的示数 D.细绳受到的拉力大小为
41.(24-25八年级下·吉林·课后作业)要使用滑轮组将物体匀速提升,物重1250N,而绳子最多能承受250N的力,若不计动滑轮自重,则滑轮组中至少有( )
A.一个定滑轮、两个动滑轮 B.两个定滑轮、一个动滑轮
C.两个定滑轮、两个动滑轮 D.三个定滑轮、两个动滑轮
42.(2025·湖南岳阳·一模)吊车是用来提升重物的。如图,是一辆吊车正在工作的场景,下列说法正确的是( )
A.机械脚增大了吊车的支撑面积从而减小了稳定程度
B.机械脚压在一块大铁板上是为了减小对地压强
C.起重臂顶端的定滑轮可以省力
D.吊车工作时,起重臂是省力杠杆
43.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示的滑轮组,挂上物块、后恰好平衡,若不计绳重、动滑轮重和摩擦,在物块、下面再加挂一个质量相等的小物块,将出现( )
A.物块下降 B.物块上升 C.仍保持平衡 D.条件不足,不能判断
44.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示,弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,若拉绳的力为F,不计绳重、滑轮重及摩擦,则两弹簧测力计的示数为( )
A. B.
C. D.
45.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示,动滑轮重1N,拉力F为5N,不计绳重及摩擦,则重物G和弹簧测力计读数分别为( )
A.4N,5N B.9N,10N C.10N,5N D.9N,5N
46.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,用滑轮提升重物时,不计滑轮自身的重力及各处摩擦,下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
47.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,人对绳的拉力都是,将各重物匀速提起。不计动滑轮重和摩擦,物重最大的是( )
A. B. C. D.
48.(24-25八年级下·全国·课后作业)下图所示的是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重及摩擦)。其中所需动力最小的是( )
A.B.C. D.
49.(24-25八年级下·河南新乡·期末)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60N,B重10N,则A所受桌面的摩擦力大小为 N,方向为 ;若对A,施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
50.(24-25八年级下·河南新乡·期末)走路时,如果一只脚不小心踩到另一只脚上松开的鞋带,人容易向 (选填“前”或“后”)拌倒。如图所示,我们向两边拉扯鞋带,鞋帮就会收紧。这与简单机械中 (选填“杠杆”、“滑轮组”或“斜面”)的省力原理相同。
51.(2025·云南昆明·三模)据说杆秤是鲁班发明的,它经历了不断发展和完善的过程。从简单的木杆秤到复杂的衡器,从十六两制到十两制,再到国际标准的千克制,其演变的背后是经济社会的发展和技术的进步。如图1是一个具有“两量程”的杆秤,往上提住提钮,在挂钩上挂上物体,移动秤砣使杆秤水平平衡,就可以称出物重了。提住提钮 是较大的量程(选填“1”或“2”)。用如图2所示的滑轮组提升重力为G的物体,不计摩擦、动滑轮和绳重,绳子自由端的拉力 G。
52.(24-25八年级下·安徽铜陵·期中)如图所示的装置,用水平拉力F使重100N物体A以0.6m/s的速度在水平地面上匀速前进。物体A受到滑动摩擦力的大小为60N,不计滑轮重、轴摩擦及绳重 N。
53.(2025·安徽亳州·三模)如图所示, AOB为轻质杠杆,O点为支点,且OB=2OA,在杠杆两端各悬挂一个G=20N的物体。用一固定在细杆上的滑轮水平向左推细线的C点,当细线BC段与水平方向夹角θ为 度时,杠杆恰好在水平位置静止。(不计滑轮与细线的摩擦)
54.(2025·陕西西安·一模)如图所示,这是某同学给家里的晾衣绳设计的自动调节装置,可以使晾衣绳一直保持绷直状态。其中左边的滑轮属于 (选填“动”或“定”)滑轮。若重物M受到的重力为50N,则装置对晾衣绳的拉力为 N;若重物M下降了2cm,则晾衣绳的O端向右移动 cm。(不计绳重、滑轮重、绳与滑轮及轮轴间的摩擦)
55.(24-25八年级下·上海黄浦·期末)小黄用如图所示的健身拉力器进行锻炼。
(1)该拉力器上的滑轮均属于 (选填“定”或“动”)滑轮,使用这种机械 省功(选填“能”或“不能”);
(2)配重由若干重力为100N金属块组成,若小黄的质量为55kg,那么他一次最多能拉起 块金属块(不计拉杆重、绳重、摩擦等)。
56.(2025·四川成都·中考真题)在“使用动滑轮”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图。弹簧测力计静止时的示数是、,则、的大小关系是 ;若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是 m。
57.(2025·安徽芜湖·二模)如图所示,放在水平地面上的长木板在水平向右的拉力作用下做直线运动,物体相对地面处于静止状态。拉力的大小为,弹簧测力计(自重不计)的示数为,则物体所受摩擦力的大小为 。
58.(2025·福建三明·二模)如图所示的是科创小组设计的物体表面耐磨测试仪的结构示意图。将要测试的样品固定在水平台面上,研磨器A放置于样品上。A的左端通过细线绕过定滑轮与配重B相连,B的重力为,不计定滑轮与轮轴的摩擦,A的右端与拉力器相连。甲图中,当水平拉力为时,A向右匀速运动,所受的滑动摩擦力为f,则 (用与表示)。乙图中,当水平拉力为时,A向左匀速运动,达到反复研磨样品的效果。测试样品1时,。其它条件不变,测试样品2时,,则测试样品1与样品2时,研磨器A所受滑动摩擦力的大小之比为 。
59.(2025·广东韶关·一模)题图甲为高速铁路输电线,绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触,图乙为输电线的牵引装置工作原理图,其中A滑轮是 滑轮,要使输电线P端受到的拉力大小为,则坠坨的总重力为 N,若某段时间内坠坨串下降了0.3m,则输电线P端向左移动了 m.(不计滑轮、钢绳自重及摩擦).
60.(24-25九年级下·湖南·期中)如图所示,重为的物体A放在水平桌面上,重为的物体B挂在滑轮下,每个滑轮重均为,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,物体B恰好能匀速下降,则物体A所受的摩擦力为 ;物体B下降时,物体A滑动的距离为 。
61.(24-25八年级下·吉林·课后作业)小红设计了一个升降装置,如图所示。通过它把一个重力为260N的物体从地面提升到9m高的阳台上,所用拉力为90N,用时10s,不计绳重和摩擦,动滑轮的质量为 kg,绳端移动的速度为 m/s。(取10N/kg)
62.(24-25八年级下·重庆·期中)如下图所示,甲物体重25N,乙物体重15N,甲、乙均静止,不计弹簧测力计自重及摩擦,弹簧测力计的示数为 ,地面对物体甲的支持力为 。
63.(23-24八年级下·安徽芜湖·期中)用如图甲的滑轮组提升重260N的物体,已知拉力F为100N,不计绳重和摩擦,则动滑轮重为 N。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情况的图线是 (选填“A”或“B”)。
64.(23-24八年级下·安徽铜陵·期中)某同学利用图示装置测量滑动摩擦力的大小。水平传送带由微型电动机控制其运转,连接滑块和压块的细绳自然拉直,事先用电子秤分别测出滑块的重力G1和压块的重力G2。
(1)此装置中定滑轮的作用是改变力的 (填“大小”或“方向”);
(2)本实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外,还需控制的条件是 ;(填“①”、“②”、或“①②”)
①水平传送带必须匀速运转
②定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平
(3)开启电源,为了使滑块受到的滑动摩擦力方向为水平向左,应使皮带轮上方的传送带向 (填“左”或“右”)运动,读出电子秤的示数G3,此时滑块所受滑动摩擦力大小f= (用测得的物理量表示)。
65.(23-24九年级上·江苏扬州·期中)中国高铁运营里程突破4万公里,稳居世界第一,高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触,图乙为输电线的牵引装置工作原理图,图乙中 为定滑轮,(选填“A” 或“B”)。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣配重为200N,若某段时间内坠砣串下降了20cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,输电线P端受到的拉力大小为 N,输电线P端向左移动了 cm。
66.(2023·宁夏·中考真题)某校组织学生参加观军事博物馆,学生发现潜水艇的形状如图所示,头部粗,尾部细,由此提出疑问。若潜水艇头部细,尾部粗,所受液体阻力是否不同?同学们选取完全相同的模型A和B,按照图2组装并进行探究,所挂物重的质量均为0.5kg(g=10N/kg)。
(1)图2的两个滑轮为 (选填“动滑轮”或“定滑轮”),作用是 模型,所受拉力是 N(忽略绳重和摩擦);
(2)探究过程如图3所示,t0时刻重物开始下落,t1时刻发现模型B运动较快,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较 ;
(3)实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的,这种研究物理问题的方法叫做 。
67.(22-23八年级下·四川巴中·阶段练习)如图,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,每个滑轮重均为40N。若不考虑摩擦及绳重,则小强的拉力为 N,小强对平板的压力为 N。
68.(22-23八年级下·安徽滁州·期中)如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及摩擦不计,动滑轮重力为2N。当B物体重力为8N时,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。
69.(20-21九年级上·四川内江·开学考试)如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,其中每个滑轮重100N,不计绳重和摩擦。他至少用 N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止状态,此时吊篮底面对他的支持力为 N。
70.(20-21九年级上·福建福州·阶段练习)如图装置,AB为水平轻质杠杆,O为支点,AO:OB=4:1,G1=150N,G3=160N,水平地面上的物体G1,通过细绳悬挂在A点,G2、G3,G4通过滑轮连接,滑轮悬挂于B点,G2恰好匀速下降,此时地面对物体G1的支持力为50N,则绳子对A的拉力FA N,G2受到的重力为 N。若用力F沿水平方向向右匀速拉动物体G4,使G2匀速上升,则力F的大小为 N(绳重,滑轮重及绳与滑轮摩擦不计)。
71.(21-22八年级下·安徽亳州·期中)如图所示,每个滑轮重5N(绳重和摩擦不计),物体A重80N,B、C均为轻质弹簧测力计,用手拉着弹簧测力计C,使整个装置处于静止状态,此时测力计B读数为50N,则物体A对地面压力为 N。
72.(21-22八年级下·福建漳州·期末)如图的装置中,物体B重为48N,每个滑轮重均为12N,不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=25N向右匀速拉动物体A,此时物体A受到的摩擦力为 N。当水平拉力F'= N,物体A将匀速向左运动。
73.(21-22九年级下·陕西宝鸡·阶段练习)如图甲,利用定滑轮和两个完全相同的小桶,测量一小石块的密度。将小石块放入左侧小桶,向右侧小桶内逐渐加水至19.5 mL时,滑轮两侧平衡,则玉坠的质量为 g。取下右侧小桶置于水平桌面上,将小石块浸没在水中如图乙所示,此时液面示数是26mL,小石块的体积是 mL,由此可得到该小石块的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
74.(21-22九年级上·江苏常州·期中)如图甲所示,升旗时,旗杆顶端装置是 (定/动)滑轮,使用它的作用是 。如图乙所示,粗细均匀的直尺AB,将中点O支起来。有三支相同的蜡烛,在B端放一支,在AO的中点C放两支,将三支蜡烛同时点燃,他们的燃烧速度相同,在燃烧过程中,直尺将 (A端上升/B端上升/始终保持平衡)。
75.(21-22九年级上·江苏无锡·期中)使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个 滑轮,使用它的好处是 ;
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小 ,剪断物体更省力;
(3)如图丙所示,是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 (选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺丝钉上螺纹 (选填“密”或“疏”)一些的螺丝钉拧起来更省力。
76.(21-22九年级上·江苏宿迁·阶段练习)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 (选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”下同),图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子是 ;如图丙所示将石碾子滚上台阶,石碾子相当于 。
77.(20-21八年级下·湖北武汉·期末)在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重、绳重和摩擦),物体所受的重力为G,则所用动力最小的是 (选填“F1”, “F2”, “F3”或“F4”),其中F3等于 G。
78.(23-24八年级下·云南普洱·期末)小永猜想“使用动滑轮提升重物时,如果提升的物体重力比动滑轮的重力小,这时动滑轮就是费力的”。现有下列物品及器材,重物M的重力5N<G<9N,动滑轮共有3个,如图所示。请你设计实验,检验小永的猜想是否正确。
(1)为了完成该实验,还需要补充的实验器材有 ;
(2)实验步骤:
①根据实验的需要,完成实验装置的组装;
②将重物M挂在B动滑轮下, ;
③ ,重复步骤②记下示数F2;
(3)若 ,则小永的猜想正确。
79.(23-24八年级下·上海徐汇·阶段练习)数据表格:小李和小红同学研究“使用动滑轮缓慢提起重物时所需竖直向上的拉力F与哪些因素有关”。他们用如图所示装置,将不同物体缓慢提起,分别测出物体所受重力和所需拉力F的大小,并将数据记录在表一中。然后,他们更换滑轮,重复实验,将相关数据记录在表二、表三中。
表一 牛
表二 牛
表三 牛
实验序号
(牛)
F(牛)
实验序号
(牛)
F(牛)
实验序号
(牛)
F(牛)
1
2.0
1.5
5
2.5
2.3
9
4.0
3.5
2
2.5
1.8
6
3.0
2.5
10
5.0
4.0
3
3.0
2.0
7
3.5
2.8
11
6.0
4.5
4
4.0
2.5
8
4.0
3.0
12
7.0
5.0
(1)分析比较表一、表二或表三中F与的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是: 。
(2)分析比较实验序号 中的F与 的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:使用动滑轮缓慢提起重物,物体的重力相同,滑轮的重力越大,所需竖直向上的拉力F越大。
(3)小李同学分析比较各组数据中 的大小关系及相关条件,得出结论:使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物,可以省力。
(4)小红同学认为小李同学的实验结论,不具有普遍规律,原因在于 。
80.(22-23八年级下·上海杨浦·期末)小李和小红同学研究“使用动滑轮缓慢提起重物时所需竖直向上的拉力F与哪些因素有关”,他们用图所示装置,将不同物体缓慢提起,分别测出物体所受重力和所需拉力F的大小,数据记录在表一中。然后,他们更换滑轮,重复实验,将相关数据记录在表二、表三中。
表一:
表二:
表三:
实验
序号
(牛)
F(牛)
实验
序号
(牛)
F(牛)
实验
序号
(牛)
F(牛)
1
5
9
2
6
10
3
7
11
4
8
12
①分析比较表一、表二或表三中F与的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是: ;
②分析比较实验序号 中的F与的变化关系及相关条件,可以得出的初步结论是:使用动滑轮缓慢提起重物,物体的重力相同,滑轮的重力越大,所需竖直向上的拉力F越大;
③小李同学分析比较各组数据中 的大小关系及相关条件,得出结论:使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物,可以省力;
④小红同学认为小李同学的实验结论,不具有普遍规律,他们还要选择: 物体进行实验;
A.大于 B.等于 C.小于
⑤根据表格中的有关数据关系,请写出F、、之间数学关系式: 。
81.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期末)工人始终双脚站在地上,用滑轮组从水池底匀速提起一根实心的石柱(不吸水),如图甲所示,动滑轮的质量为20kg。石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中,其底面受到水的压强与时间的关系如图乙所示。石柱从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中,人对地面的压强与时间的关系如图丙所示。已知人的质量为60kg,人双脚站地时,与地面接触的总面积为,石柱的底面积为,,不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力,石柱底部与池底不密合,忽略水面高度变化。求:
(1)石柱全部露出水面后人对地面的压力?
(2)石柱的重力?
(3)石柱未露出水面时受到的浮力?
82.(23-24八年级下·四川资阳·期末)如图所示,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AO∶OB=2∶3,OD∶DB=1∶1,滑轮重G动=100N。当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长L=0.2m的正方体M对水平地面的压强p1=7500Pa;当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强p2=15000Pa。(若不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向,g=10N/kg)求:
(1)拉力F和物体M的重力G;
(2)若将物体刚好被拉离地面,作用在B点施加的拉力F。
83.(22-23八年级下·江西九江·期中)小聪用如图所示的滑轮组匀速拉动放在水平地面上的物体,小聪体重为500N,物体的重力为1000N,动滑轮的重力为40N,已知物体受到的摩擦力和重力成正比,他用80N的拉力将物体拉动了2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)
(1)请在图上画出滑轮组上绳子的绕法(要求);
(2)求绳子自由端移动的距离;
(3)求物体受到的摩擦力;
(4)求小聪所能拉动物体的最大重力。
84.(22-23八年级下·广西桂林·期中)小华用如图一所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用80N的拉力F,10s内把物体拉动的距离为2m。不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)绳子自由端移动的速度。
(3)滑动摩擦力f的大小是由物体接触面间的压力F和接触面的粗糙程度决定的。物理学中用动摩擦因数k表示接触面的粗糙程度,则有关系式f=kF成立。物体的最大静摩擦力的大小可看作与滑动摩擦力的大小相等。小华将图一的滑轮组与杠杆相结合做成如图二的装置,地面粗糙程度不变。已知AO为10cm,OB为20cm,O为杠杆支点。小球重为20N,若此时物块保持静止状态,杠杆处于水平平衡状态,物块的质量至少为多少。
85.(22-23八年级下·内蒙古呼和浩特·期末)某校科技小组,设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置,动滑轮的重力为50N,物体A的质量为60kg,体积为0.04m3;通过滑轮组把A从水中匀速提升,不计绳重、摩擦及水的阻力,ρ水=1×103kg/m3。求:
(1)A浸没在水中所受浮力;
(2)A露出水面前,绳子自由端的拉力;
(3)若人的重力为625N,与水平地面的接触面积为500cm2,物体A出水后,求人对地面的压强。
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11.2滑轮(题型优练)2025-2026年九年级物理精品课(85题)(解析版)
【题型1 能区分定滑轮和动滑轮】
【题型2 知道动滑轮和定滑轮的特点】
【题型3 知道滑轮的实质】
【题型4 理解滑轮组的省力规律和绕线方法】
【题型5 滑轮组的实际应用】
【题型6 认识生活中的轮轴】
【题型7 滑轮组相关的计算】
知识详解
一、滑轮的定义与分类
1. 定义
· 周边有槽,可绕中心轴转动的小轮,本质是变形的 杠杆。
2. 分类
· 定滑轮:轴固定不动的滑轮。
· 动滑轮:轴随物体一起移动的滑轮。
· 滑轮组:定滑轮和动滑轮的组合装置。
二、定滑轮的特点与原理
1. 特点
· 力的关系:拉力 F = 物重 G(不省力也不费力)。
· 距离关系:绳端移动距离 s = 物体上升高度 h(不省距离)。
· 方向特点:可以 改变力的方向(如向下拉绳使物体上升)。
2. 杠杆原理分析
· 支点:定滑轮的轴心 O。
· 动力臂 L₁ = 阻力臂 L₂ = 滑轮半径 r,属于 等臂杠杆。
三、动滑轮的特点与原理
1. 特点(理想情况:不计绳重、摩擦和动滑轮重)
· 力的关系:拉力 F = G/2(省一半力)。
· 距离关系:绳端移动距离 s = 2h(费一倍距离)。
· 方向特点:不能改变力的方向(拉力方向与物体移动方向相同)。
2. 杠杆原理分析
· 支点:动滑轮边缘与绳的接触点 O。
· 动力臂 L₁ = 滑轮直径 2r,阻力臂 L₂ = 滑轮半径 r,属于 省力杠杆(L₁=2L₂)。
四、滑轮组的特点与计算
1. 组合方式
· 定滑轮和动滑轮按不同方式组合,常见有 “奇动偶定” 绕线法(绳子段数 n 为奇数时从动滑轮开始绕,偶数时从定滑轮开始绕)。
2. 公式总结(理想情况)
项目
公式(n 为承担物重的绳子段数)
拉力 F
F = (G 物 + G 动)/n (需计动滑轮重时)
绳端距离 s
s = n×h
提升速度 v 绳
v 绳 = n×v 物
3. 绕线规则
· n 为奇数:绳子起点在动滑轮上钩,依次绕过定滑轮、动滑轮;
· n 为偶数:绳子起点在定滑轮上钩,依次绕过动滑轮、定滑轮。
五、滑轮的应用与实际情况
1. 生活中的应用
· 定滑轮:旗杆顶部的滑轮、窗帘拉绳装置。
· 动滑轮:起重机吊钩处的滑轮、手动提升重物的简易装置。
· 滑轮组:塔吊、电梯牵引系统、大型起重机。
2. 实际使用中的额外阻力
· 需考虑 绳重、摩擦、动滑轮重力,导致实际拉力 F>(G 物)/n。
· 提高效率的方法:减小动滑轮质量、减小摩擦(涂润滑油)。
六、关键题型与易错点
1. 常见题型
· 滑轮组绕线作图(根据 n 确定绕线起点);
· 计算拉力、绳端距离或机械效率;
· 判断滑轮类型并分析省力 / 省距离特点。
2. 易错点提醒
· n 的确定:仅计算 直接与动滑轮相连的绳子段数,定滑轮上的绳子段数不计入 n;
· 动滑轮重力的影响:题目未说明 “不计动滑轮重” 时,需将 G 动计入阻力;
· 绕线方向:注意 “奇动偶定” 规则,避免绕线错误导致 n 计算错误。
学有所成,学以致用
【题型1 能区分定滑轮和动滑轮】
1.(23-24八年级下·全国·单元测试)用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为16N的物体A(滑轮自身重力及摩擦忽略不计),滑轮处于静止状态,其实质是一个 杠杆,力F的大小为 N,此时物体A所受到的合力大小为 N。
【答案】 省力 8 0
【详解】[1][2][3]由图可知,该滑轮是动滑轮,其实质是省力杠杆;不计滑轮自身重力和摩擦,拉力
物体静止,受平衡力作用,即物体所受到的合力大小为。
2.(24-25九年级上·江苏扬州·阶段练习)使用简单机械给人们的生活带来了很多便利。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 (选填“杠杆”“定滑轮”或“动滑轮”);图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀,如果树枝太硬不容易剪断,可以使树枝到支点O的距离变 一些。图丙用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,阻力臂和动力的变化情况是 , (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 动滑轮 小 变大 变大
【详解】[1]小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,A的树干位置发生变化,相当于动滑轮。
[2]修剪树枝时,如果树枝太硬不容易剪断,可以使树枝到支点O的距离变短一些,即让阻力臂变短,根据杠杆平衡条件,在阻力和动力臂不变的情况下需要的动力变小。
[3][4]图丙用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,阻力作用点远离支点,阻力臂变长,根据杠杆平衡条件,在阻力和动力臂不变的情况下需要的动力变大。
【题型2 知道动滑轮和定滑轮的特点】
3.(22-23九年级上·全国·课后作业)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。
【答案】 物体的重力 拉力的大小 匀速 F1=F2=F3 能够改变力的方向
【详解】(1)[1][2]在研究使用定滑轮是否省力时,实验中应匀速提升重物,测量出物体的重力和拉力的大小,根据这两个力的大小分析定滑轮是否省力。
(2)[3]实验时,他应匀速拉动绳子,让物体匀速上升,让物体处于平衡状态,这样便于读数,读数也更准确。
(3)[4]如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,由于使用定滑轮不省力也不费力,所以三个力的大小关系是F1=F2=F3。
(4)[5]旗杆顶部有一个定滑轮,能够改变拉力的方向,方便在旗杆底部的人施加拉力升旗。
4.(23-24八年级下·河南平顶山·期末)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知物体A重30N,物体B重5N,则物体A所受到的地面的摩擦力为 N;若物体B下降0.2m,物体A向右运动 m。(不计绳重、滑轮重及绳和滑轮间摩擦)。
【答案】 10 0.1
【详解】[1]如图,物体B恰好匀速下降,物体A也是匀速滑动,都处于平衡态,把动滑轮和物体A看成一个整体,对物体A受力分析,受向左的摩擦力,向右两段绳子的拉力,物体B受自身的重力和绳子向上的拉力,则绳子的拉力大小为5N,物体A受向左的摩擦力大小为10N。
[2]物体B相当于滑轮组绳子自由端,则物体B下降0.2m,是物体A向右运动距离的2倍,则物体A向右运动0.1m。
5.(22-23八年级下·广东清远·期中)用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm,动滑轮的重力不计,则下列说法正确的是( )
A.拉力F =2N
B.拉力F =1.5N
C.绳子向上移动的距离为10cm
D.绳子向上移动的距离为5cm
【答案】B
【详解】AB.动滑轮的重力不计,由动滑轮特点可知
故A错误,B正确;
CD.由动滑轮特点可知
故CD错误;
故选B。
【题型3 知道滑轮的实质】
6.(24-25八年级下·全国·单元测试)如图所示,某同学用重10N的动滑轮匀速提升重50N的物体,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.20N B.25N C.30N D.32N
【答案】D
【详解】由题图可知,拉力F的方向不是竖直向上的,则力F的力臂将不再是动滑轮的直径,而是小于直径,如图所示:
根据杠杆的平衡条件Fl=(G动+G物)r
因为l<2r,所以
由题意可知
即F>30N,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.(23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习)一辆汽车陷进了泥潭, 司机按图甲、图乙两种方式安装滑轮,均能将汽车从泥潭中拉出。图甲中的滑轮是 滑轮;图乙中滑轮的作用是 。如果按图乙方式,人拉绳头移动了 0.5m,那么汽车被拉动了 m。
【答案】 定 省力 0.25
【详解】[1]图甲中的滑轮使用时,滑轮的轴不随物体一起运动,是定滑轮。
[2]图乙中滑轮使用时,滑轮的轴随物体一起运动,是动滑轮,作用是省力。
[3]如果按图乙方式,人拉绳头移动了 0.5m,那么汽车被拉动的距离为
8.(22-23九年级上·江苏泰州·阶段练习)如图所示,小华用动滑轮提起200N的物体使其匀速上升5m,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人对绳子的拉力为 N,实际测量出拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为 N,若绳子最多能承受300N拉力,不计绳重及摩擦,则小华最多能提升 N的物体。
【答案】 100 20 580
【详解】[1]从图中可以看到,这是一个动滑轮,两段绳子托着动滑轮,物体重为200N,不计绳重、滑轮重及摩擦,则人对绳子的拉力为
人对绳子的拉力为100N。
[2]不计绳重及摩擦,但要计算滑轮的重力,实际测量出拉力为110N,两段绳子托着动滑轮,拉力的大小等于动滑轮与物体的重力之和的一半,即
代入数据,可得
解得,滑轮重为20N。
[3]若绳子最多能承受300N拉力,不计绳重及摩擦,两段绳子托着动滑轮,由[3]解析可知,滑轮重为20N,当绳子承受的拉力为最大时,能提升物体的重力也最大,可知
解得,小华最多能提升580N的物体。
【题型4 理解滑轮组的省力规律和绕线方法】
9.(2020·江苏无锡·三模)定滑轮可以看作杠杆,在如图中画出定滑轮支点以及拉力F1的力臂。
【答案】
【分析】杠杆可以绕某一固定点转动,根据杠杆的定义中的某一固定点确定支点O;手作用在绳子上的力为拉力F1,根据力臂的定义画出相应的力臂。
【详解】定滑轮可以绕中间轴转动,所以支点O为定滑轮的轴;拉力是自由端沿绳子斜向下的拉力,过支点O作拉力F1作用线的垂线段为拉力的力臂L1,如图所示:
。
10.(22-23八年级下·上海·期中)滑轮可以看作变形杠杆,请在图中画出滑轮的支点O、阻力、以及动力F的力臂。
【答案】
【详解】动滑轮的支点O在绳与轮最左边的接触点;F为动力,支点到动力作用线的距离为动力臂l1;细线对滑轮的拉力为阻力F2,支点到阻力作用线的距离为阻力臂l2;如图所示:
11.(23-24九年级上·宁夏固原·阶段练习)小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究,实验数据见表。通过分析数据,他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 ;
(2)动滑轮可视为杠杆的变形,实质是一个 杠杆(选填“省力”或“费力”),如图,此时其支点为 (选填“A”、“B”或“C”)点。
实验次数
物重G/N
弹簧测力计示数F/N
1
1
0.7
2
1.5
1
3
20
1.3
【答案】 滑轮的自重 省力 A
【详解】(1)[1]由表中数据可知,随着物重的增加,测力计的示数变大,但比物重的一半要大,这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。其主要原因是没有考虑滑轮的自重。
(2)[2][3]使用动滑轮提升物体时,只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计,使得弹簧测力计的示数稳定,便于读出拉力的大小,此时动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆,支点是A点。
12.(23-24八年级下·海南海口·期末)如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、和,不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦。则它们的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】滑动摩擦力的大小与压力及接触面的粗糙程度有关,三幅图中压力和粗糙程度相同,所以滑动摩擦力相同。A匀速运动,受力平衡,拉力等于滑动摩擦力。由图可知,图A中的滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,受力平衡,所以等于物体受到的滑动摩擦力;图B是动滑轮,n=2,不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,等于滑动摩擦力;图C中动滑轮左侧受到两个拉力,所以右侧的拉力等于2倍的滑动摩擦力,所以
故选C。
13.(2017·上海·一模)如图所示,一根不可伸缩的轻绳跨过定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的人拉住.设人的质量为60 kg,吊椅的质量为10 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,要使人和吊椅一起匀速上升,人竖直向下拉绳的力等于 N,人对吊椅的压力等于 N.
【答案】 350 250
【分析】(1)使用定滑轮不能省力,但可以改变用力方向;使用动滑轮不能改变用力方向,但可以省一半的力;
(2)对人进行受力分析,根据平衡力的条件求解处吊椅对人的支持力,然后根据作用力与反作用力的关系求出人对吊椅的压力.
【详解】(1)已知人的质量为60kg,吊椅的质量为10kg,故总重应该为;对吊椅和人整体进行受力分析,受到竖直向下的重力、绳子竖直向上的两个拉力,在这三个力的共同作用下处于平衡状态,故,即F=350N;
(2)对人单独进行受力分析可知,受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和绳子的拉力,在这三个力的共同作用下处于平衡状态,故,即F=600N-350N=250N;
故答案为350;250.
【点睛】此题主要考查学生对受力分析的理解与掌握情况,会结合平衡状态的条件进行分析解答有关问题.
【题型5 滑轮组的实际应用】
14.(22-23八年级下·广东肇庆·期中)分别使用图中四种装置匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,最费力是( )
A.B.C. D.
【答案】C
【详解】匀速提升同一重物,不计滑轮重、绳重和摩擦,由图可知,A图绳子的段数为3段,则
B图绳子的段数为2段,则
C图为定滑轮,则
D图为动滑轮,则
比较四幅图可得
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
15.(21-22八年级下·江西新余·期中)如图所示,小柯用图中装置提升重为400N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.人将绳子拉过1m,物体上升2m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200N
D.使用该装置既能省力,也能改变力的方向
【答案】CD
【详解】A.由图可知,该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成,上面的滑轮只能绕固定轴转动,是定滑轮,下面的滑轮可以随物体一起移动,是动滑轮,故A错误;
B.由图可知,绳子承重段数为2,物体上升1m,则绳子的自由端会通过2m,故B错误;
C.不计摩擦和滑动自重,绳子承重段数为2,能省一半的力,物体的重力为400N,则拉力为200N,故C正确;
D.使用动滑轮能省力,使用定滑轮能改变力的方向,故D正确。
故选CD。
【题型6 认识生活中的轮轴】
16.(24-25八年级下·全国·课后作业)生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关。小华发现,如图甲所示的水龙头很难徒手拧开,但插上如图乙所示的钥匙后(如图丙所示),水龙头就容易拧开。则此钥匙相当于一个 (选填“滑轮”“滑轮组”或“轮轴”)。这属于 (选填“省力”或“费力”)机械。
【答案】 轮轴 省力
【详解】[1][2]钥匙在使用时绕中心轴转动,所以属于轮轴,轮轴是杠杆的一种变形,其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂,因为动力臂大于阻力臂,所以轮轴相当于省力杠杆,属于省力机械。
17.(2020九年级·黑龙江哈尔滨·专题练习)一位同学用如图所示的两种方法把相同的重物提高相同的高度,甲、乙两图的动滑轮重相同,不计绳重及机械摩擦,图甲中人的拉力 图乙中人的拉力。甲收绳的速度 乙收绳的速度。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1]从图甲可以看到,有两根绳子托着动滑轮,而图乙有三根绳子托着动滑轮,物体和动滑轮的重力相同,即,那么人的拉力分别是
可知,即图甲中人的拉力大于图乙中人的拉力。
[2]由上述可知,设重物上升的速度是,图甲中人收绳的速度是,图乙中人收绳的速度是,可知,即甲收绳的速度小于乙收绳的速度。
18.(23-24八年级下·安徽铜陵·期中)如图所示,水平地面上有一重550N的物体,一个人站在地上利用滑轮组将重物匀速提升。要想使人所用的拉力最小,请在图中画出滑轮组上绳子的绕法。
(1)请画出最省力的滑轮组的绕绳方法。
(2)不计摩擦及绳重,最省力实际拉力为200N,动滑轮的重力为多少?
(3)不计摩擦及绳重,用此滑轮组提起850N的重物,实际拉力F为多大?
【答案】(1)
(2)50N
(3)300N
【详解】(1)当绳子与动滑轮连接的绳子的股数越多,滑轮组越省力,图中应从动滑轮的挂钩开始绕起,直到每个滑轮均绕过一遍,绳子与动滑轮连接的绳子的股数最多,此时滑轮组最省力,注意绳子不重叠、不交叉,如图所示:
(2)由图得绳子承重段数
不计摩擦及绳重,最省力实际拉力为200N,由得,动滑轮的重力
(3)不计摩擦及绳重,用此滑轮组提起850N的重物,实际拉力F为
19.(20-21八年级下·甘肃天水·期末)小女孩要用如图装置提起重物,请画出该滑轮组达到此要求最省力的绕线方式。
【答案】
【详解】要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以要从动滑轮绕起。如图所示:
20.(2022·广西柳州·中考真题)如图甲,大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似,图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上,在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉,大人、男孩则各握住一根木棍向外拉,三人中被拉动者为负,他们都使出了最大力气,仍处于“僵持”状态,没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦,以下做法中最有可能使女孩获胜的是( )
A.仅将绳在两木棍上多绕1圈 B.仅将绳在两木棍上少绕1圈
C.仅增加绳的总长 D.仅减小绳的总长
【答案】A
【详解】AB.仅将绳在两木棍上多绕1圈,这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大,女孩越省力,可能使女孩获胜,同理可知,仅将绳在两木棍上少绕1圈,不能使女孩获胜,故A符合题意,B不符合题意;
CD.改变绳的总长,不能改变力的大小,故CD不符合题意。
故选A。
【题型7 滑轮组相关的计算】
21.(23-24八年级下·广西柳州·期末)如图甲,大人利用滑轮将重物吊到二楼,孩子想帮忙,却把自己吊了上去。已知每层楼的高度为3m,滑轮重30N,重物重600N,不计绳重,不计绳与滑轮间的摩擦。
(1)孩子的最大体重不超过多少?
(2)再增加一个相同的滑轮,组成如图乙所示的滑轮组,孩子成功吊起了重物。通过计算判断孩子的体重在什么范围内;
(3)孩子将重物吊到二楼,绳子自由端被拉下的距离是多少?
【答案】(1)600N;(2);(3)6m
【详解】解:(1)图甲中是定滑轮,不省力也不费力,孩子想帮忙,却把自己吊了上去,则孩子的体重满足,即孩子的最大体重不超过600N。
(2)乙中滑轮组有效绳子段数,不计绳重,不计绳与滑轮间的摩擦,则绳子自由端拉力为
则孩子的体重满足。
(3)孩子将重物吊到二楼,重物上升高度,则绳子自由端被拉下的距离为
答:(1)孩子的最大体重不超过600N;
(2)孩子的体重范围为;
(3)孩子将重物吊到二楼,绳子自由端被拉下的距离为6m。
22.(2018·新疆乌鲁木齐·中考真题)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,甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止.则每个动滑轮的重力为( )
A.3N B.6N C.11N D.22N
【答案】B
【分析】分析可知滑轮组承担物重的绳子股数n,不计绳重和摩擦力,拉力F=(G+G轮),因为拉力相同,据此列方程求动滑轮的重力.
【详解】由图知,承担物重的绳子股数分别为:n1=3,n2=2,滑轮的重力相等,设动滑轮的重力为G轮,不计绳重和摩擦力,则拉力分别为:F1=(G1+G轮),F2=(G2+G轮),
由题知F1=F2,所以(G1+G轮)=(G2+G轮),即:(60N+G轮 )=(38N+G轮),
解答动滑轮的重力:G轮=6N.
故选B.
23.(23-24九年级上·江苏无锡·阶段练习)“由物及理,思维建模”。如图所示,这是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,装置中轮轴B的作用是 (选填“省力”“省距离”或“省功”);匀速提起摩托车,工人所用的拉力为500N,若不计摩擦、绳重和装置的自重,则摩托车的重力为 N。
【答案】 滑轮组 省力 2500
【详解】[1]轴固定不动的滑轮是定滑轮,滑轮和物体一起移动的滑轮是动滑轮,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。
[2]装置中轮轴B相当于动滑轮,可以省力。
[3]图中提升重物的绳子股数n=5,不计摩擦、绳重和装置的自重,则摩托车的重力为
24.(20-21九年级上·江苏·期末)在水平桌面上放一个200N的重物,现用如图所示装置将物体匀速拉动,物体与桌面的摩擦力是48N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F为 N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s,则物体移动速度为 。
【答案】 16
【详解】[1]由图知道,n=3,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力
[2]因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍,时间相同,所以,由知道,拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍,即物体移动速度
25.(23-24九年级上·江苏南京·阶段练习)如图所示,某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物,请用笔画线代替绳子,画出最省力的绕绳方法。
【答案】
【详解】要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以要从动滑轮绕起,依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮,再绕过上面的另一个定滑轮,如图所示:
26.(24-25八年级下·广西桂林·期中)某人利用如图所示的滑轮组,用200N 的拉力在20s内将重为480N 的物体匀速提高2m,若不计轴摩擦和绳重:
(1)求绳子自由端移动的速度。
(2)求动滑轮的重力。
(3)若再增加180N 的重物,要使物体匀速上升,作用在绳子自由端的拉力为多大?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)如图,由3段绳子吊着动滑轮,绳子自由端移动的距离为
绳子自由端移动的速度
(2)若不计轴摩擦和绳重,动滑轮的重力为
(3)若再增加180N 的重物,要使物体匀速上升,作用在绳子自由端的拉力为
27.(2024八年级下·全国·专题练习)如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图,吊臂前端由滑轮组组成,动滑轮总质量300kg,绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2×103kg,体积为0.8m3的物体G匀速提起(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物体露出水面前拉力F的大小。
【答案】(1)8×103N;(2)5×103N
【详解】解:(1)物体排开水的体积与物体的体积相等,即
V排=V物=0.8m3
则物体完全浸没在水中时受到的浮力为
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m3=8×103N
(2)物体重力为
G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N
由于物体露出水面前受重力、滑轮组对物体的拉力F拉和浮力的作用,根据受力平衡可知:G=F拉+F浮;所以物体露出水面前受到的拉力为
F拉=G﹣F浮=2×104N﹣8×103N=1.2×104N
动滑轮的总重力为
G动=m动g=300kg×10N/kg=3×103N
由图可知,滑轮组的绳子股数为n=3,由于绳重和摩擦不计,所以物体露出水面前拉力F的大小为
答:(1)物体完全浸没在水中时受到的浮力为8×103N;
(2)物体露出水面前拉力F的大小为5×103N。
28.(安徽省六安市2024-2025学年八年级下学期期末物理试题)如图甲所示,这是汽车起重机,其中A、B部分的滑轮组结构如图乙所示。电动机牵引钢丝绳,将重为1500N的物体匀速提升1.5m,若不计滑轮重、绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮A和滑轮B都是动滑轮 B.滑轮A对物体的拉力为500N
C.绳子自由端移动的距离为3m D.绳子自由端的拉力F的大小为500N
【答案】D
【详解】A.滑轮A随物体一起移动,属于动滑轮;滑轮B的位置固定不动,属于定滑轮,因此“滑轮A和滑轮B都是动滑轮”的说法是错误的,故A错误;
B.滑轮A是动滑轮,与物体连接在一起,因此滑轮A对物体的拉力等于物体重力1500N,故B错误;
C.由于有三段绳子承担物重,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍,即s=3h=1.5m×3=4.5m
不是3m,故C错误;
D.不计滑轮重、绳重和摩擦时,拉力
符合滑轮组的省力规律,故D正确。
故选D。
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29.(24-25八年级下·江苏南通·期末)用图示滑轮组匀速提升不同的重物,不计绳重和摩擦,人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值为。则下列描述拉力与物重、与物重的倒数的关系图线中,可能正确的是( )
A.B.C. D.
【答案】D
【详解】AB.不计绳重和摩擦,只考虑动滑轮重,一共有3段绳子分担动滑轮重,故拉力F为,当物重为0N时,拉力F不为零,故A错误;
B.拉力F与物重之间的关系为,是一次函数,故是一条倾斜的直线,故B错误;
CD.人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值为,与物重的倒数的关系是一次函数,故是一条倾斜的直线,故C错误;D正确。
故选D。
30.(2025·海南儋州·三模)滑轮和杠杆都是简单机械。若忽略机械的自重和摩擦,则下列杠杆和滑轮的使用方式能省一半力的是( )
A.B.C. D.
【答案】B
【详解】A.如图与动滑轮相连的绳子段数,此时拉力,不是省一半力,故A不符合题意;
B.如图与动滑轮相连的绳子段数,此时拉力,省一半力,故B符合题意;
C.根据杠杆的平衡条件,图中杠杆
即,不是省一半力,故C不符合题意;
D.此为定滑轮,定滑轮实质是等臂杠杆,拉力,不是省一半力,故D不符合题意。
故选B。
31.(2025·广东广州·二模)利用滑轮组设计健身器材,配重质量为10kg,要求如下:始终竖直向下匀速拉动拉环,要求拉力大小范围为250N~350N(杠杆、滑轮、绳子、拉环的质量和摩擦均不计)。下列方案符合要求的是( )
A.B.C. D.
【答案】D
【详解】A.配重质量为10kg,配重的重力为
滑轮、绳子、拉环的质量和摩擦均不计;由图可知,n=2,则拉力
故A不符合要求;
B.由图可知,n=3,拉力
故B不符合要求;
C.由图可知,拉力作用在动滑轮轴心上,图中n=2,则拉力
故C不符合要求;
D.由图可知,拉力作用在动滑轮轴心上,图中n=3,则拉力
故D符合要求。
故选D。
32.(24-25八年级下·安徽淮南·期末)如图所示,利用同一个滑轮分别按照不同方式拉着同一个物体,在竖直方向匀速上升,所用拉力分别为F1、F2、F3,不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦,所用拉力最小的是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.一样大
【答案】B
【详解】由图可知,不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦,第一个图是利用定滑轮拉着物体,根据定滑轮的特点:使用定滑轮不省力,但能改变力的方向,即;第二个图是利用动滑轮拉着物体,根据动滑轮的特点:动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,但费距离,即;第三个图是动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即,则所用拉力最小的为F2,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
33.(24-25八年级下·上海金山·期末)如图所示,护城河吊桥可以看作杠杆,用绳子通过滑轮可以将吊桥拉起。绳子对吊桥冯幼的拉力是动力,吊桥自身所受的重力是阻力。
(1)下列说法正确的是( )
A.图中滑轮属于动滑轮 B.使用图中滑轮是为了省力
C.使用图中滑轮是为了改变用力方向 D.吊桥的支点为A点
(2)在拉起吊桥的过程中( )
A.阻力臂不变 B.阻力臂变小 C.阻力变小 D.阻力变大
(3)下列工具中与吊桥实质相同,属于省力杠杆的是( )
A.镊子 B.筷子 C.钢丝钳 D.钓鱼竿
【答案】(1)C
(2)B
(3)C
【详解】(1)A.定滑轮的特点是轴固定不动,图中滑轮是定滑轮不是动滑轮,故A错误;
B.定滑轮不省力,故B错误;
C.定滑轮可以改变用力方向,故C正确;
D.吊桥绕着 B 点转动,吊桥的支点是B点不是A点,故D错误。
故选C。
(2)阻力是吊桥的重力,在拉起吊桥的过程中,吊桥的重力不变,即阻力不变。阻力臂是从支点到阻力作用线的距离,观察可知,在拉起吊桥的过程中,从B点到重力作用线的距离变小,即阻力臂变小。
故ACD错误,B正确。
(3)A.镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A错误;
B.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错误;
C.钢丝钳在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,与吊桥实质相同,故C正确;
D.钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错误。
故C正确。
34.(2025·上海·中考真题)如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时,下列说法正确的是( )
A.F1=F2=F3 B.F2> G
C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力
【答案】A
【详解】A.图示是定滑轮,定滑轮相当于等臂杠杆,滑轮的轴为支点,轴到轮边缘的距离为力臂,提升的物体重力不变,阻力及阻力臂不变,动力臂不变,则向各方向的拉力相等,故A正确;
B.在忽略绳重和摩擦时,F2=G,不忽略绳重和摩擦时,F2>G,故B错误;
C.F1和F2的方向不相反,不是一对平衡力,故C错误;
D.F2和G的方向不相反,不是一对平衡力,故D错误。
故选A。
35.(2025·新疆·中考真题)小明用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升时,作用在绳子自由端的拉力不可能是( )
A.1.0N B.1.2N C.1.4N D.1.6N
【答案】A
【详解】作用在绳子自由端的拉力
用一个动滑轮将重力为2N的物体匀速竖直向上提升,则动滑轮承担的绳子股数为n=2,则
若,则
但实际动滑轮必有重力,即
因此拉力
则作用在绳子自由端的拉力不可能是1N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
36.(2025·四川达州·一模)小华利用如图所示装置(不计绳重、摩擦和杠杆自重)匀速提起水中的长方体物块,其中滑轮对物体拉力为F0,滑轮重为G0。下列判断正确的是( )
A.G0=3F–F0
B.物块上表面露出水面前,其上下表面压力差保持不变
C.将杠杆AOB和动滑轮组装在一起更省力,所以机械效率高
D.若物块能漂浮在某种液体液面上,则液体密度小于水的密度
【答案】B
【详解】A.不计杠杆自重,由杠杆平衡条件得,杠杆左端受到绳子的拉力
图中选用的滑轮是动滑轮,不计绳重、摩擦由
则
故A错误;
B.物块上表面露出水面前,物体排开水的体积不变,由得,物体受到的浮力不变;其上下表面压力差等于物块受到的浮力,保持不变,故B正确;
C.将杠杆AOB和动滑轮组装在一起更省力,但有用功相同时,额外功增大,由
得,机械效率低,故C错误;
D.若物块能漂浮在某种液体液面上,则液体密度大于物体的密度;物体在拉力的作用下可以悬浮在水中,物体在竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力的作用下处于平衡状态,则物体浸没在水中受到的重力大于浮力,则物体在没有拉力的 作用下将在水中下沉,最终沉底,故物体的密度小于水的密度,则液体密度大于水的密度,故D错误。
故选B。
37.(2025·山东烟台·中考真题)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A.是定滑轮,可以省力 B.是动滑轮,可以省力
C.是定滑轮,可以改变力的方向 D.是动滑轮,可以改变力的方向
【答案】C
【详解】在使用时,轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。图中的滑轮在使用时轴固定不动,为定滑轮,定滑轮不能省力,但是可以改变力的方向,动滑轮可以省力,但是不能改变力的方向,故ABD错误,C正确。
故选C。
38.(2025·河南周口·二模)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80N,B重10N,(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)下列说法正确的是( )
A.A所受地面的摩擦力为20N
B.A所受地面的摩擦力方向为水平向右
C.绳子上的拉力为20N
D.若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为80N
【答案】A
【详解】ABC.由图可知,动滑轮上的绳子股数n=2,不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦。当B匀速下降时,A匀速向右运动,绳子自由端的拉力F绳=GB=10N,动滑轮对A的拉力FA=nF绳=2×10N=20N,此时A匀速向右运动,在水平方向上受到水平向左的摩擦力与水平向右的拉力平衡,由二力平衡条件可得,A所受地面的摩擦力f=FA=20Ν,故A正确,BC错误;
D.对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,由于A对地面的压力不变,地面与A的接触面粗糙程度不变,所以A所受摩擦力大小不变,此时在水平方向上受到的向左的拉力F和向右的摩擦力、动滑轮对A的拉力作用,由力的平衡条件可得,拉力F=FA+f=20N+20N=40N,故D错误。
故选A。
39.(2025·广东汕头·一模)如图是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图,人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖,非常方便、卫生。下列说法正确的是( )
A.该装置中左边是定滑轮,右边是动滑轮
B.使用该装置中的滑轮可以省力
C.该装置中的两个滑轮都属于动滑轮
D.使用该装置中的滑轮可以改变力的方向
【答案】D
【详解】A.由题意可知,本题中的垃圾投放装置只需为了方便而改变力的方向即可,所以该装置中左、右两边均为定滑轮,故A错误;
B.因为本题中的装置只有定滑轮,根据定滑轮的特点可知,本装置不能省力,故B错误;
C.由题意可知,该装置中的两个滑轮都属于定滑轮,故C错误;
D.使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,本装置中的滑轮均为定滑轮,所以可以根据需要来改变力的方向,故D正确。
故选D。
40.(24-25八年级下·吉林·课后作业)如图所示,一轻质弹簧测力计上端固定于天花板上的O点,下端悬挂一个滑轮。A、B两重物用一跨过滑轮的细绳相连接,重物A静止于地面上,设A、B两重物的重力分别为和,此时弹簧测力计的示数为,忽略绳重与摩擦,下列说法正确的是( )
A.地面对重物A的支持力大小为 B.滑轮的重力大小为
C.弹簧测力计的示数 D.细绳受到的拉力大小为
【答案】B
【详解】D.图示滑轮为定滑轮,B在空中静止,由二力平衡得,细绳受到的拉力
故D错误;
A.细绳对A的拉力
A在竖直向下的重力和竖直向上的拉力、支持力的作用下,处于平衡状态,由二力平衡得,地面对重物A的支持力
故A错误;
C.弹簧测力计的示数
故C错误;
B.由于得,滑轮的重力
B正确。
故选B。
41.(24-25八年级下·吉林·课后作业)要使用滑轮组将物体匀速提升,物重1250N,而绳子最多能承受250N的力,若不计动滑轮自重,则滑轮组中至少有( )
A.一个定滑轮、两个动滑轮 B.两个定滑轮、一个动滑轮
C.两个定滑轮、两个动滑轮 D.三个定滑轮、两个动滑轮
【答案】C
【详解】串绕滑轮组的绳子最多只能承受250N的拉力,物体的重力为1250N,由得,至少由5段绳子承担物体的重力,一般的情况下两股绳子配一个动滑轮,所以当由动滑轮开始绕线时,可以安装两个动滑轮,一个动滑轮一般配一个定滑轮,所以定滑轮的个数也是两个,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
42.(2025·湖南岳阳·一模)吊车是用来提升重物的。如图,是一辆吊车正在工作的场景,下列说法正确的是( )
A.机械脚增大了吊车的支撑面积从而减小了稳定程度
B.机械脚压在一块大铁板上是为了减小对地压强
C.起重臂顶端的定滑轮可以省力
D.吊车工作时,起重臂是省力杠杆
【答案】B
【详解】A.机械脚增大吊车的支撑面积,会增大稳定程度,而不是减小稳定程度,故A错误;
B.机械脚压在一块大铁板上,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地压强,故B正确;
C.定滑轮的特点是不省力,但可以改变力的方向,所以起重臂顶端的定滑轮不可以省力,故C错误;
D.吊车工作时,起重臂的动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,而不是省力杠杆,故D错误。
故选B。
43.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示的滑轮组,挂上物块、后恰好平衡,若不计绳重、动滑轮重和摩擦,在物块、下面再加挂一个质量相等的小物块,将出现( )
A.物块下降 B.物块上升 C.仍保持平衡 D.条件不足,不能判断
【答案】B
【详解】由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,不计动滑轮重,当a、b平衡时,; 若a、b处各加一个质量相等的砝码,设其重力为G,则定滑轮右端的拉力为
定滑轮左端的拉力为
显然,所以a上升,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
44.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示,弹簧测力计A、B和滑轮组组成的装置中,若拉绳的力为F,不计绳重、滑轮重及摩擦,则两弹簧测力计的示数为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由图可知,左边动滑轮上有2股绳子,拉绳的力为F,所以弹簧测力计的示数
右边动滑轮上有3股绳子,拉绳的力为F,所以弹簧测力计的示数
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
45.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示,动滑轮重1N,拉力F为5N,不计绳重及摩擦,则重物G和弹簧测力计读数分别为( )
A.4N,5N B.9N,10N C.10N,5N D.9N,5N
【答案】D
【详解】图示中,绳子拉力为5N,弹簧测力计受到向下的绳子的拉力,示数为5N,用动滑轮将重物提升,不计绳重及摩擦,则,所以重物,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
46.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,用滑轮提升重物时,不计滑轮自身的重力及各处摩擦,下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】不计滑轮自身的重力及摩擦,(A)(B)图中是定滑轮,所以F1=G1,F2=G2;(C)图中是动滑轮,能省力一半,所以,所以G3=2F3;(D)图中是动滑轮,提升重物时,绳端拉力方向斜向上,动力臂大于阻力臂,但小于阻力臂的两倍,所以,则G4<2F4,故C正确,ABD错误。
故选C。
47.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,人对绳的拉力都是,将各重物匀速提起。不计动滑轮重和摩擦,物重最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为定滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的杠杆,所以使用定滑轮不能省力,好处是能够改变力的方向;因为动滑轮的实质是动力臂大于阻力臂,使用动滑轮的好处是能够省力;如图中所示:设将重物匀速提升的力为,若不计摩擦和滑轮重,在A中,拉力等于物体重力;在B中拉力是物体重力的一半,即;在C中,拉力等于物体重力的三分之一,即;在D中,拉力是物体重力的一半,即,故
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
48.(24-25八年级下·全国·课后作业)下图所示的是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重及摩擦)。其中所需动力最小的是( )
A.B.C. D.
【答案】B
【详解】不计机械自重及摩擦,设物体的重力为G。
A.图中滑轮是定滑轮,拉力F1=G;
B.由杠杆平衡条件可知G×L=F2×(3L+L),则
C.此滑轮组的绳子股数n=3,此拉力
D.由杠杆平衡条件可知F4×L=G×(3L+L),则F4=4G
综上所述,综上所述,使用杠杆时的动力最小是B。
故选B。
49.(24-25八年级下·河南新乡·期末)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60N,B重10N,则A所受桌面的摩擦力大小为 N,方向为 ;若对A,施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为 N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
【答案】 20 水平向左 40
【详解】[1][2]如图所示,物体A和B通过动滑轮相连,动滑轮上有2段绳子,已知B重10N,物体B恰好匀速下降,则A匀速向右运动,说明物体A处于平衡状态,则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力,大小相等,方向相反,则A所受桌面的摩擦力大小f=F拉=2GB=2×10N=20N
A匀速向右运动,则A所受桌面的摩擦力方向为水平向左。
[3]若对A施加一个水平向左的拉力F,则物体A受到三个力的作用,分别为水平向左的拉力F、水平向右的拉力2GB、水平向右的摩擦力20N,三个力使A匀速向左运动,则拉力F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N
50.(24-25八年级下·河南新乡·期末)走路时,如果一只脚不小心踩到另一只脚上松开的鞋带,人容易向 (选填“前”或“后”)拌倒。如图所示,我们向两边拉扯鞋带,鞋帮就会收紧。这与简单机械中 (选填“杠杆”、“滑轮组”或“斜面”)的省力原理相同。
【答案】 前 滑轮组
【详解】[1]踩到鞋带后,脚不能抬起,停止运动,身体因为惯性,继续保持原来状态,身体向前倾。
[2]定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组,使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向,但要费距离。穿好的鞋带两端向两边拉扯,鞋帮就会收紧,达到省力的效果,这与简单机械中滑轮组的省力原理相同。
51.(2025·云南昆明·三模)据说杆秤是鲁班发明的,它经历了不断发展和完善的过程。从简单的木杆秤到复杂的衡器,从十六两制到十两制,再到国际标准的千克制,其演变的背后是经济社会的发展和技术的进步。如图1是一个具有“两量程”的杆秤,往上提住提钮,在挂钩上挂上物体,移动秤砣使杆秤水平平衡,就可以称出物重了。提住提钮 是较大的量程(选填“1”或“2”)。用如图2所示的滑轮组提升重力为G的物体,不计摩擦、动滑轮和绳重,绳子自由端的拉力 G。
【答案】 1
【详解】[1]由图1,用提钮1时:杆秤在水平位置平衡,支点是,阻力是,阻力臂(阻力作用点到的距离),动力是不变,动力臂(秤砣在秤杆最右端的刻度线到的距离)较大。根据杠杆平衡条件,则
由图1,用提钮2时:杆秤在水平位置平衡,支点是,阻力是,阻力臂(阻力作用点到的距离),动力是不变,动力臂(秤砣在秤杆最右端的刻度线到的距离)较小。根据杠杆平衡条件,则
因为,,则,所以提住提钮1是较大的量程。
[2]由图2滑轮组,承担物重的绳子段数,不计摩擦、动滑轮和绳重,则绳子自由端的拉力
52.(24-25八年级下·安徽铜陵·期中)如图所示的装置,用水平拉力F使重100N物体A以0.6m/s的速度在水平地面上匀速前进。物体A受到滑动摩擦力的大小为60N,不计滑轮重、轴摩擦及绳重 N。
【答案】90
【详解】图中有两个动滑轮,克服物体与水平地面的摩擦力做功,与右边小动滑轮相连的绳子有2段,则每段绳子的拉力
与左边大动滑轮相连的绳子有3段,因此水平拉力
53.(2025·安徽亳州·三模)如图所示, AOB为轻质杠杆,O点为支点,且OB=2OA,在杠杆两端各悬挂一个G=20N的物体。用一固定在细杆上的滑轮水平向左推细线的C点,当细线BC段与水平方向夹角θ为 度时,杠杆恰好在水平位置静止。(不计滑轮与细线的摩擦)
【答案】30
【详解】由杠杆平衡条件,且滑轮为定滑轮可知B点的力臂是从O点向BC的延长线做垂线,所以有
且OB=2OA,所以,所以细线BC段与水平方向夹角θ为30度。
54.(2025·陕西西安·一模)如图所示,这是某同学给家里的晾衣绳设计的自动调节装置,可以使晾衣绳一直保持绷直状态。其中左边的滑轮属于 (选填“动”或“定”)滑轮。若重物M受到的重力为50N,则装置对晾衣绳的拉力为 N;若重物M下降了2cm,则晾衣绳的O端向右移动 cm。(不计绳重、滑轮重、绳与滑轮及轮轴间的摩擦)
【答案】 动 100 1
【详解】[1]当晾衣绳向右运动绷紧时,左边滑轮的轴也会随晾衣绳一起向右运动,故左边滑轮是动滑轮。
[2]在不计绳重、滑轮重、绳与滑轮及轮轴间的摩擦时,当滑轮组水平放置,绳端的拉力F绳与动滑轮受到物体的拉力F拉之间的关系为,则晾衣绳的拉力F与重物M的重力G之间关系为,故。
[3]当滑轮组水平放置,绳端移动的距离s绳与物体移动的距离s物之间的关系为,则晾衣绳移动的距离s与重物M移动的距离sM之间关系为,故晾衣绳移动的距离
55.(24-25八年级下·上海黄浦·期末)小黄用如图所示的健身拉力器进行锻炼。
(1)该拉力器上的滑轮均属于 (选填“定”或“动”)滑轮,使用这种机械 省功(选填“能”或“不能”);
(2)配重由若干重力为100N金属块组成,若小黄的质量为55kg,那么他一次最多能拉起 块金属块(不计拉杆重、绳重、摩擦等)。
【答案】(1) 定 不能
(2)5
【详解】(1)[1]定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮,观察可知,该拉力器上的滑轮轴固定不动,所以均属于定滑轮。
[2]根据功的原理,使用任何机械都不省功,所以使用这种机械不能省功。
(2)小黄的质量m=55kg,根据重力公式,小黄的重力
已知配重的每块金属块重力为,那么他一次最多能拉起的金属块数量
由于金属块的数量必须为整数,所以他一次最多能拉起5块金属块。
56.(2025·四川成都·中考真题)在“使用动滑轮”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图。弹簧测力计静止时的示数是、,则、的大小关系是 ;若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是 m。
【答案】 0.2
【详解】[1][2]由图可知该滑轮为动滑轮,动滑轮上同一根绳子上的拉力相等,所以;动滑轮可以省一半力,则费两倍距离,若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是
57.(2025·安徽芜湖·二模)如图所示,放在水平地面上的长木板在水平向右的拉力作用下做直线运动,物体相对地面处于静止状态。拉力的大小为,弹簧测力计(自重不计)的示数为,则物体所受摩擦力的大小为 。
【答案】3
【详解】图中滑轮是定滑轮,只改变力的方向,不改变力的大小,物体A相对于地面是静止的,物体A受到弹簧测力计的拉力与A受到水平向右的摩擦力是一对平衡力,物体所受摩擦力的大小为f=F′=3N
58.(2025·福建三明·二模)如图所示的是科创小组设计的物体表面耐磨测试仪的结构示意图。将要测试的样品固定在水平台面上,研磨器A放置于样品上。A的左端通过细线绕过定滑轮与配重B相连,B的重力为,不计定滑轮与轮轴的摩擦,A的右端与拉力器相连。甲图中,当水平拉力为时,A向右匀速运动,所受的滑动摩擦力为f,则 (用与表示)。乙图中,当水平拉力为时,A向左匀速运动,达到反复研磨样品的效果。测试样品1时,。其它条件不变,测试样品2时,,则测试样品1与样品2时,研磨器A所受滑动摩擦力的大小之比为 。
【答案】 5∶2
【详解】[1]由题意知,当水平拉力为F1时,A向右匀速运动,所以此时研磨器A在水平方向上受力平衡,在水平方向上研磨器A受到向右的力F1、向左的配重B的拉力T(T=GB)以及向左的滑动摩擦力f,所以f =F1−GB。
[2]当A向左匀速运动时,受力仍平衡。此时A受到向左的拉力F2、向右的配重B的拉力T'(T'=GB)和向右的滑动摩擦力f。根据平衡条件f=GB−F2
对于样品1,已知F1∶F2=5∶3,设F1=5k,F2=3k。根据f =F1−GB……①
f=GB−F2……②
有F1+F2=2GB
即5k+3k=2GB,所以GB=4k,此时滑动摩擦力f 1=F1−GB=5k−4k=k
对于样品2,已知F1'∶F2'=11∶9
设F1'=11m,F2'=9m。同理11m+9m=2GB,所以GB=10m,此时滑动摩擦力f 2 =GB−F2′ =10m−9m=m
由于其他条件不变,则样品1和样品2中GB满足4k=10m,即,因此滑动摩擦力之比为
59.(2025·广东韶关·一模)题图甲为高速铁路输电线,绷直的输电线采用坠砣牵引确保列车电极与输电线的良好接触,图乙为输电线的牵引装置工作原理图,其中A滑轮是 滑轮,要使输电线P端受到的拉力大小为,则坠坨的总重力为 N,若某段时间内坠坨串下降了0.3m,则输电线P端向左移动了 m.(不计滑轮、钢绳自重及摩擦).
【答案】 定 5×104 0.15
【详解】[1]A滑轮在转动时,轴固定不动,所以是定滑轮。
[2]B滑轮是动滑轮,缠绕了两段绳子,P点的拉力Fp与定滑轮上绳端坠砣的重力G有
故坠坨的总重力为5×104。
[3]根据滑轮组绳端移动的距离与动滑轮上物体移动的距离的关系可知,坠坨串下降的距离与输电线P端移动的距离的关系是,即
输电线P端向左移动了0.15 m。
60.(24-25九年级下·湖南·期中)如图所示,重为的物体A放在水平桌面上,重为的物体B挂在滑轮下,每个滑轮重均为,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,物体B恰好能匀速下降,则物体A所受的摩擦力为 ;物体B下降时,物体A滑动的距离为 。
【答案】 6 1
【详解】[1]由滑轮组的结构可知,承担物重绳子的股数n=2,则当物体B匀速下降时,绳子自由端的拉力为
即绳子对物体A的拉力为FA=F=6N
由B做匀速直线运动可知物体A也做匀速直线运动,则对A受力分析可知其受到的摩擦力为f=FA=6N
[2]物体B下降0.5m时,物体A向右滑动,滑动的距离等于绳子自由端移动的距离,即s=nh=2×0.5m=1m
61.(24-25八年级下·吉林·课后作业)小红设计了一个升降装置,如图所示。通过它把一个重力为260N的物体从地面提升到9m高的阳台上,所用拉力为90N,用时10s,不计绳重和摩擦,动滑轮的质量为 kg,绳端移动的速度为 m/s。(取10N/kg)
【答案】 1 2.7
【详解】[1]由图得绳子承重段数
由得,不计绳重和摩擦,动滑轮的重力为
由得,动滑轮的质量为
[2]绳子移动的距离为
绳端移动的速度为
62.(24-25八年级下·重庆·期中)如下图所示,甲物体重25N,乙物体重15N,甲、乙均静止,不计弹簧测力计自重及摩擦,弹簧测力计的示数为 ,地面对物体甲的支持力为 。
【答案】 15N 10N
【详解】[1]弹簧测力计右侧受到的拉力由物体乙的重力产生,大小为15N,装置处于静止状态,且定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,所以弹簧测力计的左侧也受甲给它15N的拉力,则弹簧测力计的示数显示为15N。
[2]甲给弹簧测力计15N的拉力,物体间力的作用是相互的,所以弹簧测力计对甲产生15N向上的拉力,甲对地面的压力就等于甲的重力减去弹簧测力计对甲的拉力,即甲对地面的压力为。
63.(23-24八年级下·安徽芜湖·期中)用如图甲的滑轮组提升重260N的物体,已知拉力F为100N,不计绳重和摩擦,则动滑轮重为 N。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情况的图线是 (选填“A”或“B”)。
【答案】 40 A
【详解】[1]滑轮组不计绳重和摩擦,则
解得
G动=40N
[2]物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,因为n=3,相同时间内绳子自由端移动的距离应是物体上升高度的三倍,故反映绳子自由端运动情况的图线是A,物体运动情况的是B,A的速度是B的3倍。故为A。
64.(23-24八年级下·安徽铜陵·期中)某同学利用图示装置测量滑动摩擦力的大小。水平传送带由微型电动机控制其运转,连接滑块和压块的细绳自然拉直,事先用电子秤分别测出滑块的重力G1和压块的重力G2。
(1)此装置中定滑轮的作用是改变力的 (填“大小”或“方向”);
(2)本实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外,还需控制的条件是 ;(填“①”、“②”、或“①②”)
①水平传送带必须匀速运转
②定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平
(3)开启电源,为了使滑块受到的滑动摩擦力方向为水平向左,应使皮带轮上方的传送带向 (填“左”或“右”)运动,读出电子秤的示数G3,此时滑块所受滑动摩擦力大小f= (用测得的物理量表示)。
【答案】 方向 ② 左 G2-G3
【详解】(1)[1]如图所示,定滑轮的实质是一个等臂杠杆,此装置中定滑轮的作用是改变力的方向,不能改变力的大小。
(2)[2]本实验要保证压块在电子秤上保持静止,滑块才能相对于压块保持静止,当传送带运转时滑块受到的摩擦力大小就等于压块对滑块的拉力,所以传送带不一定要匀速运转,但是滑块受到拉力的方向必须是水平向右的,否则滑块受到的拉力就不等于摩擦力。所以,实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外,还需控制的条件是:定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平。
(3)[3]因为滑块右端和细绳相连,要受到细绳的拉力,所以开启电源后,应使皮带轮上方的传送带向左运动。
[4]当传送带向左运动时,滑块受到细绳对它向右的拉力,有向右运动的趋势,所以此时滑块受到的滑动摩擦力方向为水平向左。如图所示,当传送带运转时,分析压块的受力情况,因为压块通过细绳对滑块的拉力等于滑块受到的摩擦力f,故此时压块受到细绳对它向上的拉力大小也就是f,由题意可知,压块还受到竖直向下的重力G2和竖直向上的支持力,大小等于电子秤的示数G3;因为压块静止,受平衡力作用,所以压块受到细绳对它向上的拉力等于其受到的重力和支持力之差,即此时压块受到细绳对它向上的拉力等于滑块所受摩擦力大小为
f=G2-G3
65.(23-24九年级上·江苏扬州·期中)中国高铁运营里程突破4万公里,稳居世界第一,高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触,图乙为输电线的牵引装置工作原理图,图乙中 为定滑轮,(选填“A” 或“B”)。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣配重为200N,若某段时间内坠砣串下降了20cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,输电线P端受到的拉力大小为 N,输电线P端向左移动了 cm。
【答案】 A 8×103 10
【详解】[1]由图知道,滑轮A为定滑轮,可以改变力的方向。
[2]由图知道,滑轮组承担P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,则
输电线P端受到的拉力大小
[3]图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度
h=2sP
则输电线P端向左移动的距离
66.(2023·宁夏·中考真题)某校组织学生参加观军事博物馆,学生发现潜水艇的形状如图所示,头部粗,尾部细,由此提出疑问。若潜水艇头部细,尾部粗,所受液体阻力是否不同?同学们选取完全相同的模型A和B,按照图2组装并进行探究,所挂物重的质量均为0.5kg(g=10N/kg)。
(1)图2的两个滑轮为 (选填“动滑轮”或“定滑轮”),作用是 模型,所受拉力是 N(忽略绳重和摩擦);
(2)探究过程如图3所示,t0时刻重物开始下落,t1时刻发现模型B运动较快,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较 ;
(3)实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的,这种研究物理问题的方法叫做 。
【答案】 定滑轮 改变力的方向 5 小 转换法
【详解】(1)[1][2][3]图2中两个滑轮使用时,轴的位置固定不动,是定滑轮,作用是改变力的方向;使用定滑轮不省力,因此模型所受拉力是
F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N
(2)[4]所挂重物的质量相等,模型所受拉力相等,重物同时开始下落,一段时间后发现模型B运动较快,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较小。
(3)[5]实验中液体阻力大小不易直接测量,是通过模型运动快慢来体现的,这种研究物理问题的方法叫做转换法。
67.(22-23八年级下·四川巴中·阶段练习)如图,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,每个滑轮重均为40N。若不考虑摩擦及绳重,则小强的拉力为 N,小强对平板的压力为 N。
【答案】 190 310
【详解】[1]将小强和平板作为一个整体,由于他们处于匀速上升状态,所以受力平衡;设小强用的拉力为F,由图示可知,作用在小强和平板上绳子的股数为3,其中右边两段绳子的拉力均为F,最左侧绳子上的拉力为2F+G轮,则有
(2F+G轮)+F+F=G人+G板
代入数据得
(2F+40N)+F+F=500N+300N
解得F=190N,则小强的拉力为190N。
[2]由于小强受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力,则支持力
F支=G-F=500N-190N=310N
由于力的作用是相互的,小强对平板的压力与平板对小强的支持力是一对相互作用力,两个力的大小相等,则小强对平板的压力
F压=F支=310N
68.(22-23八年级下·安徽滁州·期中)如图所示,物体A在水平桌面上,绳重及摩擦不计,动滑轮重力为2N。当B物体重力为8N时,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。
【答案】 M 10
【详解】[1]N滑轮的轴的位置固定不动,为定滑轮;M滑轮随物体一起运动,为动滑轮。
[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,A受力平衡,水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力,即
当A向左做匀速直线运动时,其处于平衡状态,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;滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力不变,接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,所以向右的摩擦力为。B对A的拉力不变,,故A受到的水平向左的拉力为
69.(20-21九年级上·四川内江·开学考试)如图所示,质量为60kg的人,站在质量为30kg的吊篮内,其中每个滑轮重100N,不计绳重和摩擦。他至少用 N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止状态,此时吊篮底面对他的支持力为 N。
【答案】 200 400
【详解】[1]如图:
由滑轮的特点可知,F1=F2,且
F3=F定+F1+F2
人和吊篮的总质量
m=60kg+30kg=90kg
人和吊篮受到的重力
G=mg=90kg×10N/kg=900N
对整体分析
2F3=G+F动
则
F3=F动+F1+F2=F动+2F1
则
F1=F2=200N
[2]对人进行受力分析可知,此时人共受到重力、拉力和吊篮底面对他的支持力三个力的作用,根据力的平衡可得,吊篮底面对他的支持力
FN=G﹣F2=600N﹣200N=400N
70.(20-21九年级上·福建福州·阶段练习)如图装置,AB为水平轻质杠杆,O为支点,AO:OB=4:1,G1=150N,G3=160N,水平地面上的物体G1,通过细绳悬挂在A点,G2、G3,G4通过滑轮连接,滑轮悬挂于B点,G2恰好匀速下降,此时地面对物体G1的支持力为50N,则绳子对A的拉力FA N,G2受到的重力为 N。若用力F沿水平方向向右匀速拉动物体G4,使G2匀速上升,则力F的大小为 N(绳重,滑轮重及绳与滑轮摩擦不计)。
【答案】 100 200 80
【详解】[1] G1处于静止状态,受力平衡,受到竖直向上的支持力、绳的拉力和竖直向下的重力,根据力的平衡条件可得,A对G1的拉力为
即也为绳子对A的拉力。
[2]根据杠杆平衡条件可得:;已知AO:OB=4:1,则杠杆右端的拉力为
G2恰好匀速下降,绳重、滑轮重及滑轮的摩擦不计,则G2对杠杆的拉力等于G3对杠杆的拉力,且G2对杠杆的拉力和G3对杠杆的拉力之和等于400N,所以
[3]对G3进行受力分析可知,G3受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力F上和竖直向下的拉力F下,且有
F上与G3对杠杆的拉力是一对相互作用力,则F上=200N,又因为G3=160N,则
当G2恰好匀速下降时,G4向左匀速运动,物体G4受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,故摩擦力为
若用力沿水平方向向右匀速拉动物体G4,使G2匀速上升,此时物体G4在水平方向受向左的摩擦力f和向左的拉力F下;根据力的平衡条件可得,力F的大小为
71.(21-22八年级下·安徽亳州·期中)如图所示,每个滑轮重5N(绳重和摩擦不计),物体A重80N,B、C均为轻质弹簧测力计,用手拉着弹簧测力计C,使整个装置处于静止状态,此时测力计B读数为50N,则物体A对地面压力为 N。
【答案】55
【详解】由弹簧测力计B的示数为50N,滑轮重5N,绳重和摩擦不计,由力的平衡可知,测力计的拉力B的示数等于定滑轮的重力和三段绳的拉力之和,每段绳的拉力
滑轮组的动滑轮绕两段绳,滑轮组对A的拉力
FA=2F-G滑轮=2×15N-5N=25N
因为绳子对A有向上的拉力,则物体A对地面的压力等于地面对A的支持力(反作用力),而A的重力等于绳子拉力与地面支持力的和(受力平衡),所以物体A对地面的压力为物体A的重力减去A上面绳子的拉力,即为
F压=GA-FA=80N-25N=55N
72.(21-22八年级下·福建漳州·期末)如图的装置中,物体B重为48N,每个滑轮重均为12N,不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=25N向右匀速拉动物体A,此时物体A受到的摩擦力为 N。当水平拉力F'= N,物体A将匀速向左运动。
【答案】 5 15
【详解】[1]如图,滑轮组承担物重的绳子股数n=3,不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳端受到的拉力
由于物体间力的作用是相互的,物体A受到向左的拉力
物体A向右匀速运动,受到向右的拉力F、向左的摩擦力f、向左的拉力FA,处于平衡状态,则有
物体A受到的摩擦力:
[2]物体A匀速向左直线运动时,物体B向下做匀速直线运动,滑轮组绳的自由端处的拉力不变,物体A受到向左的拉力不变;物体A处于平衡状态,在水平方向上受到向右的拉力、向右的摩擦力、滑轮组绳端对A的拉力,三个力是平衡力,由于接触面不变,压力不变,摩擦力的大小不变,三力的关系
水平拉力
73.(21-22九年级下·陕西宝鸡·阶段练习)如图甲,利用定滑轮和两个完全相同的小桶,测量一小石块的密度。将小石块放入左侧小桶,向右侧小桶内逐渐加水至19.5 mL时,滑轮两侧平衡,则玉坠的质量为 g。取下右侧小桶置于水平桌面上,将小石块浸没在水中如图乙所示,此时液面示数是26mL,小石块的体积是 mL,由此可得到该小石块的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
【答案】 19.5 6.5 3×103
【详解】[1]根据定滑轮不能省力只能改变力的方向的特点可以知道,当滑轮两侧平衡时,玉坠的重力等于右侧小桶中水的重力,即玉坠的质量等于这些水的质量,则玉坠的质量为
[2]玉坠的体积为
[3]玉坠的密度为
74.(21-22九年级上·江苏常州·期中)如图甲所示,升旗时,旗杆顶端装置是 (定/动)滑轮,使用它的作用是 。如图乙所示,粗细均匀的直尺AB,将中点O支起来。有三支相同的蜡烛,在B端放一支,在AO的中点C放两支,将三支蜡烛同时点燃,他们的燃烧速度相同,在燃烧过程中,直尺将 (A端上升/B端上升/始终保持平衡)。
【答案】 定 改变用力方向 始终保持平衡
【分析】(1)定滑轮的本质是等臂杠杆,既不省力也不费力,但是可以改变力的方向;
(2)在本题中由于蜡烛对直尺的重力作用,故而构成了一个杠杆,蜡烛对直尺的作用力等于蜡烛的重力,由于杠杆是在水平方向平衡,故而力臂的长度则等于蜡烛距离O点的距离,然后结合杠杆平衡的条件可以求解。
【详解】[1][2]旗杆顶端装置的轴不能随物体一起移动是定滑轮,其本质是等臂杠杆,使用它不省力,但是可以改变用力方向。
[3]设一支蜡烛的质量为m,直尺长度为L,由杠杆平衡条件可知
直尺在水平位置平衡;因为三支蜡烛同时点燃,并且燃烧速度相同,所以三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,即
所以在燃烧过程中直尺仍能平衡。
【点睛】本题考查定滑轮的特点和杠杆的平衡条件,是综合性的题目。
75.(21-22九年级上·江苏无锡·期中)使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个 滑轮,使用它的好处是 ;
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小 ,剪断物体更省力;
(3)如图丙所示,是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 (选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺丝钉上螺纹 (选填“密”或“疏”)一些的螺丝钉拧起来更省力。
【答案】 定 改变施力方向 阻力臂 粗 密
【详解】(1)[1]旗杆顶端的是一个定滑轮,因为它的轴是固定的,不随物体一起运动的。
[2]使用定滑轮不能省力,但能改变力的方向。
(2)[3]图乙中,使用剪刀,被剪物体尽量靠近转动轴,据杠杆的平衡原理知,这是在阻力和动力臂不变时,通过减小阻力臂来减小动力。
(3)[4]使用螺丝刀时,手柄相当是轮轴上的轮,增大轮的半径,可省力,所以可使用手柄粗一些的螺丝刀。
[5]螺丝钉上的螺纹相当于斜面,倾斜度相同时,斜面的长度越长,越省力,而螺纹密一些相当于增大斜面长度。
76.(21-22九年级上·江苏宿迁·阶段练习)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 (选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”下同),图乙所示晾衣架在靠近天花板上的轮子是 ;如图丙所示将石碾子滚上台阶,石碾子相当于 。
【答案】 动滑轮 定滑轮 杠杆
【详解】[1]在拉动时,A的树干与绳子一起运动,起到省力作用,相当于动滑轮。
[2]靠近天花板的轮子,轴是固定不动的,是定滑轮。
[3]石碾子在滚上台阶时,绕着一个点转动,石碾子的重力是阻力,将石碾子推上台阶的力是动力,所以此过程的石碾子相当于杠杆。
77.(20-21八年级下·湖北武汉·期末)在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重、绳重和摩擦),物体所受的重力为G,则所用动力最小的是 (选填“F1”, “F2”, “F3”或“F4”),其中F3等于 G。
【答案】 F4 0.4
【详解】[1] 使用四种简单机械匀速提升同一物体,设其重力为G,不计机械自重、绳重和摩擦,则:
(1)第一个图,使用的是定滑轮,拉力
(2)第二个图,使用的是斜面,斜面高
斜面长s=5m,不计摩擦,额外功为0J,则有用功等于总功,
即
则
(3)第三个图,使用的是杠杆,动力臂为,阻力臂为,由杠杆平衡条件可得
则
(4)第四个图,使用的是滑轮组,n=3,拉力
由以上分析可知,动力F4是最小的。
[2] 其中F3=0.4G。
78.(23-24八年级下·云南普洱·期末)小永猜想“使用动滑轮提升重物时,如果提升的物体重力比动滑轮的重力小,这时动滑轮就是费力的”。现有下列物品及器材,重物M的重力5N<G<9N,动滑轮共有3个,如图所示。请你设计实验,检验小永的猜想是否正确。
(1)为了完成该实验,还需要补充的实验器材有 ;
(2)实验步骤:
①根据实验的需要,完成实验装置的组装;
②将重物M挂在B动滑轮下, ;
③ ,重复步骤②记下示数F2;
(3)若 ,则小永的猜想正确。
【答案】(1)弹簧测力计
(2) 见解析 见解析
(3)见解析
【详解】(1)因为探究的是“使用动滑轮提升重物时,如果提升的物体重力比动滑轮的重力小,这时动滑轮就是费力的”,因此要选择比物体重的动滑轮,此外还需弹簧测力计测出拉力的大小。
(2)[1]②将重物M挂在B动滑轮下,用弹簧测力计匀速竖直向上拉,读出示数并记下示数F1。
[2]③将物体M挂在C动滑轮下,重复步骤②记下示数F2。
(3) 若G<F1,G<F2,则小永猜想正确,若不是,则小永猜想错误;依据是:动力大于阻力就是费力的工具。
79.(23-24八年级下·上海徐汇·阶段练习)数据表格:小李和小红同学研究“使用动滑轮缓慢提起重物时所需竖直向上的拉力F与哪些因素有关”。他们用如图所示装置,将不同物体缓慢提起,分别测出物体所受重力和所需拉力F的大小,并将数据记录在表一中。然后,他们更换滑轮,重复实验,将相关数据记录在表二、表三中。
表一 牛
表二 牛
表三 牛
实验序号
(牛)
F(牛)
实验序号
(牛)
F(牛)
实验序号
(牛)
F(牛)
1
2.0
1.5
5
2.5
2.3
9
4.0
3.5
2
2.5
1.8
6
3.0
2.5
10
5.0
4.0
3
3.0
2.0
7
3.5
2.8
11
6.0
4.5
4
4.0
2.5
8
4.0
3.0
12
7.0
5.0
(1)分析比较表一、表二或表三中F与的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是: 。
(2)分析比较实验序号 中的F与 的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:使用动滑轮缓慢提起重物,物体的重力相同,滑轮的重力越大,所需竖直向上的拉力F越大。
(3)小李同学分析比较各组数据中 的大小关系及相关条件,得出结论:使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物,可以省力。
(4)小红同学认为小李同学的实验结论,不具有普遍规律,原因在于 。
【答案】 使用同一动滑轮提起物体,物体的重力越大,拉力越大 2、5或3、6或4、8、9 动滑轮重力 拉力与提起的物体重力 只研究了大于的情况,没研究小于等于的情况
【详解】(1)[1]由表一、表二或表三中数据可知,动滑轮的重力相同,被提升的物重不同,且提升的物体重力G物越大,拉力F越大,可得出的初步结论是:使用同一动滑轮提起物体,物体的重力越大,拉力越大。
(2)[2][3]由序号2、5的数据可知,提升的物体重力相同时,动滑轮重力不同,拉力不同,物体的重力G物相同,滑轮的重力G滑轮越大,所需竖直向上的拉力F越大,选择实验序号3、6或4、8、9的实验数据也可以得出这样的结论。
(3)[4]分析表中每一次实验的拉力与提起的物体重力的关系:
F<G物
所以得出结论:使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物,可以省力。
(4)[5]小李只研究了G物大于G滑轮的情况,没研究G物小于等于G滑轮的情况,所以不具有普遍性。
80.(22-23八年级下·上海杨浦·期末)小李和小红同学研究“使用动滑轮缓慢提起重物时所需竖直向上的拉力F与哪些因素有关”,他们用图所示装置,将不同物体缓慢提起,分别测出物体所受重力和所需拉力F的大小,数据记录在表一中。然后,他们更换滑轮,重复实验,将相关数据记录在表二、表三中。
表一:
表二:
表三:
实验
序号
(牛)
F(牛)
实验
序号
(牛)
F(牛)
实验
序号
(牛)
F(牛)
1
5
9
2
6
10
3
7
11
4
8
12
①分析比较表一、表二或表三中F与的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是: ;
②分析比较实验序号 中的F与的变化关系及相关条件,可以得出的初步结论是:使用动滑轮缓慢提起重物,物体的重力相同,滑轮的重力越大,所需竖直向上的拉力F越大;
③小李同学分析比较各组数据中 的大小关系及相关条件,得出结论:使用动滑轮沿竖直方向缓慢提起重物,可以省力;
④小红同学认为小李同学的实验结论,不具有普遍规律,他们还要选择: 物体进行实验;
A.大于 B.等于 C.小于
⑤根据表格中的有关数据关系,请写出F、、之间数学关系式: 。
【答案】 使用同一动滑轮缓慢提起重物,越大,F越大 2、5 或3、6或4、8、9 F与
【详解】①[1]分析比较表一、表二或表三中F与的变化关系可知,随物重的增加,拉力也增大,可得出的初步结论是:使用同一动滑轮缓慢提起重物,越大,F越大。
②[2]研究竖直向上的拉力F随滑轮的重力的变化关系,要控制物体的重力相同,故分析比较实验序号中2、5 或3、6或4、8、9的F与的变化关系及相关条件,可以得出的初步结论是:使用动滑轮缓慢提起重物,物体的重力相同,滑轮的重力越大,所需竖直向上的拉力F越大。
③[3]使用动滑轮能省力,要比较沿竖直方向缓慢提起重物F与的大小关系。
④[4]小红同学认为小李同学的实验结论,不具有普遍规律,因实验中选择的器材均是:大于的情况,为得出普遍性的结论,他们还要选择:等于和小于物体进行实验,故A不符合题意,BC符合题意。
故选BC。
⑤[5]分析三个表格中的有关数据关系,可发现:F、、之间数学关系式
81.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期末)工人始终双脚站在地上,用滑轮组从水池底匀速提起一根实心的石柱(不吸水),如图甲所示,动滑轮的质量为20kg。石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中,其底面受到水的压强与时间的关系如图乙所示。石柱从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中,人对地面的压强与时间的关系如图丙所示。已知人的质量为60kg,人双脚站地时,与地面接触的总面积为,石柱的底面积为,,不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力,石柱底部与池底不密合,忽略水面高度变化。求:
(1)石柱全部露出水面后人对地面的压力?
(2)石柱的重力?
(3)石柱未露出水面时受到的浮力?
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)由图丙所示,石柱全部露出水面后人对地面的压力
(2)人的重力为
石柱全部露出水面后,对人受力分析,绳子对人的拉力为
不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力,则由可得石柱的重力为
(3)根据图丙,物体在15s时上表面刚好露出水面,由图乙可得物体在15s时下表面受到得压强为
则下表面的压力为
因为此时上表面压强为零,则浮力
答:(1)石柱全部露出水面后人对地面的压力为;
(2)石柱的重力;
(3)石柱未露出水面时受到的浮力。
82.(23-24八年级下·四川资阳·期末)如图所示,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AO∶OB=2∶3,OD∶DB=1∶1,滑轮重G动=100N。当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长L=0.2m的正方体M对水平地面的压强p1=7500Pa;当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强p2=15000Pa。(若不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向,g=10N/kg)求:
(1)拉力F和物体M的重力G;
(2)若将物体刚好被拉离地面,作用在B点施加的拉力F。
【答案】(1)200N,800N;(2)300N
【详解】解:(1)M与地面的接触面积为
S=L2=(0.2m)2=0.04m2F作用在B点时,记绳子对M的拉力为F1,则地面对M的支持力为
F支=G-F1
由相互作用力的关系知,F支等于M对地面的压力;由知,M对地面的压力为
F支=F压=p1S=7500Pa×0.04m2=300N
所以
G-F1=300N
变形得
F1=G-300N
对动滑轮受力分析知,A端绳子拉力为
对杠杆,由杠杆平衡原理有
FA×AO=F×BO
代入数据得
①
同理可得,当F作用在D点时,F满足关系式
②
由①②可得:F=200N,G=800N。
(2)物体刚好被拉离地面时,A端的拉力为
对杠杆,由杠杆平衡原理有
F'A×AO=F×BO
代入数据得
答:(1)拉力F和物体M的重力G分别为200N,800N;
(2)若将物体刚好被拉离地面,作用在B点施加的拉力F为300N。
83.(22-23八年级下·江西九江·期中)小聪用如图所示的滑轮组匀速拉动放在水平地面上的物体,小聪体重为500N,物体的重力为1000N,动滑轮的重力为40N,已知物体受到的摩擦力和重力成正比,他用80N的拉力将物体拉动了2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)
(1)请在图上画出滑轮组上绳子的绕法(要求);
(2)求绳子自由端移动的距离;
(3)求物体受到的摩擦力;
(4)求小聪所能拉动物体的最大重力。
【答案】(1);(2)6m;(3)200N;(4)7300N
【详解】解:(1)要使得滑轮组更省力,且小聪可以向下拉绳子,因此绳子从动滑轮开始绕,滑轮组被3段绳子承担,如图所示:
(2)由图可知,绳子承重股数为n=3,绳子自由端移动的距离为
(3)因为不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由可得,摩擦力为
(4)人对绳子的最大拉力为
能拉动物体的最大摩擦力为
物体受到的摩擦力和重力成正比,所以有
解得G大=7300N。
答:(1)见解析;
(2)绳子自由端移动的距离为6m;
(3)物体受到的摩擦力为200N;
(4)小聪所能拉动物体的最大重力为7300N。
84.(22-23八年级下·广西桂林·期中)小华用如图一所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用80N的拉力F,10s内把物体拉动的距离为2m。不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)绳子自由端移动的速度。
(3)滑动摩擦力f的大小是由物体接触面间的压力F和接触面的粗糙程度决定的。物理学中用动摩擦因数k表示接触面的粗糙程度,则有关系式f=kF成立。物体的最大静摩擦力的大小可看作与滑动摩擦力的大小相等。小华将图一的滑轮组与杠杆相结合做成如图二的装置,地面粗糙程度不变。已知AO为10cm,OB为20cm,O为杠杆支点。小球重为20N,若此时物块保持静止状态,杠杆处于水平平衡状态,物块的质量至少为多少。
【答案】(1)40N;(2)0.6m/s;(3)40kg
【详解】解:(1)由图一可知,绳子承重段数,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,利用可知,动滑轮的重力为
(2)绳子自由端移动的速度为
(3)由图一可知,物体的质量为,则物体重力为
由于物体在水平面上,故物体对地面的压力为
此时物体受到的摩擦力为,根据可知,动摩擦因数为
根据杠杆平衡条件可知
即
解得:
由于杠杆和滑轮组通过定滑轮连接,故滑轮组自由端的拉力为
根据
可知,此时物块受到的摩擦力为
因地面粗糙程度不变,则物块对地面的压力为
由于物块在水平地面上,则物块的重力为
故物块的质量为
所以要使杠杆处于水平平衡状态,物块的质量至少为。
答:(1)动滑轮的重力为;
(2)绳子自由端移动的速度为;
(3)小球重为,若此时物块保持静止状态,杠杆处于水平平衡状态,物块的质量至少为。
85.(22-23八年级下·内蒙古呼和浩特·期末)某校科技小组,设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置,动滑轮的重力为50N,物体A的质量为60kg,体积为0.04m3;通过滑轮组把A从水中匀速提升,不计绳重、摩擦及水的阻力,ρ水=1×103kg/m3。求:
(1)A浸没在水中所受浮力;
(2)A露出水面前,绳子自由端的拉力;
(3)若人的重力为625N,与水平地面的接触面积为500cm2,物体A出水后,求人对地面的压强。
【答案】(1)400N;(2)125N;(3)6×103Pa
【详解】解:(1)因为A浸没在水中,所以A排开水的体积为
V排=V=0.04m3
则A所受的浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N
(2)A的重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
由力的平衡条件可知,A浸没在水中时受到的拉力
F拉=G﹣F浮=600N﹣400N=200N
由图可知有效提供拉力的绳子段数n=2,因为不计绳重和摩擦及水的阻力,所以A露出水面前,绳子自由端的拉力为
F=(F拉+G动)=×(200N+50N)=125N
(3)物体A出水后,人对绳子自由端的拉力为
F′=(G+G动)=×(600N+50N)=325N
根据受力分析,人对水平地面的压力为
F压=G人﹣F′=625N﹣325N=300N
所以人对地面的压强为
答:(1)A浸没在水中所受浮力为400N;
(2)A露出水面前,绳子自由端的拉力为125N;
(3)人对地面的压强为6×103Pa。
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