内容正文:
11.2滑轮
一、单选题
1.高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮,关于该滑轮的说法正确的是( )
A.它是动滑轮 B.利用它可以省力
C.利用它可以省距离 D.利用它可以改变力的方向
2.用图中的装置来提升重物,既省力又能改变力的方向的是( )
A. B. C. D.
3.用如图所示的四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
4.如图所示,在竖直向上大小为10N的力F的作用下,重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2 m/s,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦,则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.20N, 0.4m/s; B.20N ,0.1 m/s
C.5 N, 0.4m/s; D.5N ,0.1 m/s
5.某滑轮组(不计绳重、摩擦和滑轮重力)如图所示,用力F向下拉动滑轮可以把的物体匀速提升,则F的大小是( )
A.300N B.200N C.100N D.400N
6.在创建文明城市的行动中,小明发现某球形石墩占用了盲道,于是他设计了以下三种方案将石墩移走;其中方案中的“桩”固定在地面上,且使用的绳子相同。关于这三种方案,下列说法正确的是( )
A.采用方案二一定比方案一省力
B.方案一可以省力,但无法省功
C.方案二可以省功,但无法省力
D.使用机械一定比不使用机械省力
7.高速铁路的输电线都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图所示为铁路输电线的牵引装置原理图,它由两个滑轮、钢绳、坠砣组成,采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧。下列说法正确的是( )
A.该输电线牵引装置中的两个滑轮都是定滑轮
B.此滑轮系统能省力但不能改变力的方向
C.坠砣被提升时,输电线移动距离大于坠砣移动距离
D.输电线P所受的拉力大小比坠砣所受重力大
8.如图,水平地面上放一个重 800 N 的物体,一个人利用滑轮组拉动物体匀速运动时,物体与地面间的摩擦力为 160 N,当不计滑轮重及摩擦时,则人的水平拉力 F 是( )
A.80 N B.320 N C.40 N D.800 N
二、填空题
9.如图是人用滑轮把货物提到高处的示意图,甲图中的滑轮是 滑轮(填“定”或“动”),使用 图中的滑轮能够省力.
10.在研究定滑轮和动滑轮特点时做了如图所示实验,货物重50 N,若不计轮重、绳重和摩擦,将货物匀速向上拉动1 m,则图甲中拉力F1= ,绳自由端下降 m,图乙中拉力F2= ,绳自由端上升 m。
11.如图所示,滑轮的重力为100N,用该滑轮把重力为300N的物体匀速向上提起。若不计绳重和摩擦,则手对绳子自由端的拉力为 N。
12.用一个动滑轮竖直向上匀速提升重物.已知物重G=180N,摩擦不计,绳端的拉力是F=100N.动滑轮重为 N.
13.肥胖可能会引发许多慢性疾病,某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼,配重由若干金属块(每块质量为10 kg)组成,锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。(杆重、绳重、摩擦均不计,g取10 N/kg)
(1)拉力器上的滑轮均属于 (填“定”或“动”)滑轮;
(2)若该人的质量为85 kg,他一次最多能拉起 块金属块。
14.如图所示,不计摩擦、滑轮重及绳重,重为G1、G2的两个物体现在处于静止,则G1∶G2 ;若在G1和G2下方分别挂一同样重的砝码,则将出现 (选填“仍保持平衡”、“G1上升”或“G1下降”);若,动滑轮重2N,忽略绳重和绳与滑轮间的摩擦,要让整个系统处于静止状态,则 N。
三、作图题
15.如图所示,请画出最省力的滑轮组绳子的绕法。
16.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,请画出最省力的绕绳方法。
四、计算题
17.小明用如题图所示滑轮组装置在10s内将质量为50kg的货物匀速提升2m。绳子自由端拉力为F(不计滑轮组机械摩擦和动滑轮重,g取10N/kg)。
求:(1)该货物上升的速度;
(2)绳子自由端(手拉那端)移动的距离s;
(3)拉力F的大小。(计算结果保留一位小数)
18.如图所示,两个物体A和B的重力分别为30N和15 N,(滑轮和绳子重力以及滑轮和绳子、滑轮和轴间的摩擦力均忽略不计),此时物体A恰好能向右做匀速直线运动。
(1)此时绳子对物体A的拉力和物体A受到的摩擦力分别是多少?
(2)若在物体A上的O点用水平向左的力F拉物体A做匀速直线运动,则这个拉力F的大小是多少?
参考答案
1.【答案】D
【详解】旗杆顶部滑轮的轴固定不动,是一个定滑轮;升旗仪式上,旗手缓缓向下拉动绳子,旗子就会徐徐上升,这是因为用定滑轮可以改变力的方向。定滑轮不省力也不省距离。
2.【答案】C
【详解】A.此滑轮是定滑轮,只能改变力的方向,不能省力,故A不符合题意;
B.此滑轮是动滑轮,能省力,但不能改变力的方向,故B不符合题意;
C.两个滑轮组成滑轮组,动滑轮绕2段绳,可以省力,拉力的方向和重物提升的方向相反,可以改变力的方向,故C符合题意;
D.两个滑轮组成滑轮组,虽然可以省力,但拉力的方向和重物提升的方向相同,没有改变力的方向,故D不符合题意。
3.【答案】A
【详解】A.由图可知,动滑轮上的绳子段数n=3,不计机械自重和摩擦,人对绳子的拉力,故A符合题意;
B.由图可知,动滑轮上的绳子段数n=2,不计机械自重和摩擦,人对绳子的拉力,故B不符合题意;
C.由图可知,杠杆的动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,人对绳子的拉力F=G物,故C不符合题意;
D.由图可知,杠杆的动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆,人对绳子的拉力F>G物,故D不符合题意。
4.【答案】D
【详解】
根据动滑轮特点,在竖直向上大小为F=10N,所以A物体的重力为5N;重物A上升速度为0.2 m/s,则力F上升的速度是0.1 m/s。
故选D。
5.【答案】B
【详解】不计绳重、摩擦和滑轮重力,对物体进行受力分析可知,物体受到竖直方向的拉力和重力作用,因此绳子上的拉力等于物体的重力,即。对动滑轮进行受力分析可知,不计绳重、摩擦和滑轮重力,动滑轮受到竖直向上两条绳子的拉力和竖直向下F的作用,则有,故
故B符合题意,A、C、D不符合题意。
6.【答案】B
【详解】A.方案一利用动滑轮原理,可以省力,方案二利用定滑轮原理,既不省力也不费力,所以方案一比方案二省力,故A错误;
B.方案一利用动滑轮原理,可以省力,且任何机械都不能省功,故B正确;
C.方案二利用定滑轮原理,既不省力也不费力,且任何机械都不能省功,故C错误;
D.方案二使用机械,方案三没有使用机械,但两个方案都不省力,故D错误。
7.【答案】D
【详解】A.由图可知,滑轮A的轴不随物体运动,是定滑轮;滑轮B的轴随物体运动,是动滑轮,故A错误;
B.此滑轮组有动滑轮可以省力,有定滑轮可以改变力的方向,故B错误;
C.由图可知,滑轮组承担P端拉力的绳子段数n=2,坠砣挂在钢绳的自由端,坠砣下降高度为
坠砣被提升时,输电线移动距离小于坠砣移动距离,故C错误;
D.图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,可得
即输电线P所受的拉力大小比坠砣所受重力大,故D正确。
8.【答案】A
【详解】
图中滑轮组的n=2,当不计滑轮重及摩擦时,物体在水平方向上受力平衡,此时
故选A。
9.【答案】定;乙
【详解】
使用时固定不动的滑轮叫定滑轮.
甲图中的滑轮固定在高处不动,所以是定滑轮;
乙图中的滑轮随物体一起升高,是动滑轮,在不考虑机械自重和摩擦时,使用动滑轮能省一半力,所以使用乙图中的滑轮能够省力.
10.【答案】50 N 1 25 N 2
【详解】图甲中滑轮为定滑轮,若不计轮重、绳重和摩擦,则拉力F1=G=50 N,绳自由端下降距离s=h=1 m;图乙中滑轮为动滑轮,若不计轮重、绳重和摩擦,则拉力F2=G=×50 N=25 N,绳自由端上升距离s'=2h=2×1 m=2 m。
11.【答案】200
【详解】
根据动滑轮的特点可知
12.【答案】20
【分析】
根据拉力和重力的关系求出动滑轮的重力.
【详解】
动滑轮绕2段绳,摩擦不计,拉力,动滑轮的重力:G动=2F-G=2×100N-180N=20N.
13.【答案】定;8
【详解】
(1)[1]由图示可知,提升金属块时,滑轮均不随金属块运动,故所有的滑轮都是定滑轮。
(2)[2]人的质量为85kg,人的体重
G=mg=85kg×10N/kg=850N
每个金属块的重力为
G金属块=m′g=10kg×10N/kg=100N
人拉起的物重应小于人的重力,则
8.5
所以人最多能拉力8块金属块;
14.【答案】2∶1;G1将上升;6.
【详解】
[1]由图知,n=2,不计摩擦、滑轮重及绳重,绳子末端的拉力
绳子末端的拉力
F=G2
可得
所以
G1∶G2=2∶1
[2]在G1和G2下方分别挂一同样重的砝码G砝码,不计摩擦、滑轮重及绳重,绳子末端的拉力
物体G2将下降、物体G1将上升。
[3]若G1=10N,动滑轮G动=2N,忽略绳重和绳与滑轮间的摩擦,拉力
此时
G2=F″=6N
15.【答案】
【详解】根据题滑轮组的工作特点可知,使用滑轮组提升重物时,不计绳重和摩擦,绳端拉力F大小与绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n的关系为
因此绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n越大,滑轮组越省力,由图示可知,题中绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数最大为n=3,故最省力的滑轮组绳子的绕法如答案所示。
16.【答案】
如图所示
17.【答案】(1)0.2m/s;(2)6m;(3)166.7N
【详解】(1)货物上升速度;
(2)滑轮组承担物重绳子的股数,绳子自由端(手拉那端)移动的距离;
(3)物体的重力,不计滑轮组机械摩擦和动滑轮重,拉力F的大小。
答:(1)该货物上升的速度为0.2m/s;
(2)绳子自由端(手拉那端)移动的距离s为6m;
(3)拉力F的大小为166.7N。
18.【答案】(1)7.5N,7.5N;(2)15N
【详解】
解:(1)物体B的重力为15N,则由图可知,绳子对物体A的拉力
此时物体A恰好能向右做匀速直线运动,则物体A受平衡力,拉力等于摩擦力,所以物体A受到的摩擦力也为7.5N。
(2)若在物体A上的O点用水平向左的力F拉物体A做匀速直线运动,此时物体A在水平方向上受到向左的拉力等于绳子对物体A的拉力与桌子对物体A的摩擦力之和,因为接触面的粗糙程度和接触面受到的压力不变,所以摩擦力仍为7.5N,则这个拉力F的大小为
答:(1)此时绳子对物体A的拉力是7.5N,物体A受到的摩擦力是7.5N;
(2)若在物体A上的O点用水平向左的力F拉物体A做匀速直线运动,则这个拉力F的大小是15N。
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