寒假作业02 滑轮与滑轮组（巩固培优）九年级物理新教材苏科版

限时练习：50min 完成时间： 月 日 天气： 作业02 滑轮与滑轮组 一、滑轮的基本类型 定滑轮：工作时，轴固定不动的滑轮。 定滑轮的特点：不能省力，但可以改变施力的方向。 动滑轮：工作时，轴随被拉动的物体一起运动的滑轮。 动滑轮的特点：最多省一半的力，但不改变施力的方向，且要费一倍的距离。 滑轮组：将定滑轮与动滑轮组合起来。 滑轮组的特点：既能省力，又可以改变施力的方向，但省力的同时也要费距离。 2、 滑轮（组）的解题步骤 首先确定省力倍数,滑轮组的省力倍数由吊起动滑轮的绳子段数n决定，动滑轮被几段绳吊起，拉力即为物重的。同时绳端拉动的距离是物体移动距离的n倍。 对于横放的滑轮组，拉动时需要克服的是物体的阻力。 特殊情况下，也可以改变力作用的位置，通过费力来省距离。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图所示，下列关于定滑轮、动滑轮的说法中错误的是（　　） A．使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向 B．使用动滑轮最多能省一半力，还能改变施力的方向 C．定滑轮实质上是一个等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆 【答案】B 【详解】AC．定滑轮本质是等臂杠杆，使用定滑轮虽然不省力，但可以改变力的方向，故AC正确，不符合题意； BD．动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意。 故选B。 2．如图所示，利用两只滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，最省力的滑轮组合是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】利用两只滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，设重物的重力为G。A图由2段绳子承担物重，所以F=G，B图是两个定滑轮，所以F=G，C图由3段绳子承担物重，所以F=G，D图由2段绳子承担物重，所以F=G，所以最省力的是C组合。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．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，不计滑轮重和绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F1最大 B．F2最小 C．F3最小 D．F2最大 【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F1=G； 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，F3最大，故B正确，ACD错误。 故选B。 4．某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（    ） A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N 【答案】A 【详解】A．由题可知，三段绳子直接与动滑轮相连，拉力F向上，说明拉力方向与重物被提升的方向相同，因此该滑轮组可以省力，但不能改变拉力的方向，故A错误，符合题意； B．不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦时，拉力F与物重G的关系为，其中n=3，所以拉力 即要提起重物，拉力至少为10N，故B正确，不符合题意； C．使用滑轮组时，绳子自由端移动的距离s与重物上升的高度h的关系为s=nh，将重物提升3cm，即h=3cm，n=3，所以绳子自由端需要移动的距离s=3×3cm=9cm 故C正确，不符合题意； D．实验中，存在绳重、滑轮重以及滑轮与绳子之间的摩擦，这些都会导致拉力增大，因此匀速提升物体时，所用拉力会大于不考虑这些因素时的10N，故D正确，不符合题意。 故选A。 5．如图是铁路输电线的牵引装置原理图，采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧，以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为的坠砣，输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了，不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是（　　） A．B滑轮是定滑轮 B．A滑轮是动滑轮 C．输电线P点向右移动了 D．输电线对B滑轮的拉力为 【答案】D 【详解】AB．由图可知，滑轮组中，B滑轮随输电线一起移动，为动滑轮，且动滑轮上的绳子段数n=2；A滑轮的轴位置不变，为定滑轮，故AB错误； C．坠砣竖直下降时，钢绳拉着动滑轮B向左移动，带动输电线向左移动，根据可得，输电线P端向左移动的距离 故C错误； D．不计滑轮和钢绳自重、摩擦，钢绳的拉力等于坠砣的重力，即 根据可得，输电线对B滑轮的拉力 故D正确。 故选D。 6．如图，物体A、B的重分别为50N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以1m/s做匀速直线运动（绳子和滑轮间的摩擦不计），则下列说法正确的是（　　） A．A物体所受摩擦力方向水平向左，大小为10N B．B物体下落速度为0.5m/s C．若用力F向左拉物体A，使A向左做匀速直线运动，所需力的大小为15N D．若用F＝15N的力向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动 【答案】B 【详解】A．由图知，动滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳子对B的拉力 由物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为FA'=FA=15N 此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为f=FA'=15N，故A错误； B．由v绳=2v动可知，B物体下落速度为，故B正确； CD．当物体A向左运动时，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的摩擦力不变，方向向右，要使物体A向左做匀速直线运动，则向左拉物体A的力F=f+FA'=15N+15N=30N 要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力F＞30N，故CD错误。 故选B。 7．用如图所示的滑轮组将150N的重物匀速提升2m，做的额外功为60J。（不计绳重和摩擦），绳子自由端移动的距离为 m，动滑轮的重力为 N，绳子自由端的拉力为 N。 【答案】 6 30 60 【详解】[1]动滑轮上绳子股数n=3，物体上升高度h=2m，绳子自由端移动距离 [2]额外功，不计绳重和摩擦时，额外功等于克服动滑轮重力做的功，所以动滑轮的重力为 [3]总功，有用功 总功大小为 由可得 8．如题图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；当汽车受到的阻力为2000N时，不计绳重、滑轮重和滑轮自身摩擦，至少需要用 N的拉力才能拉动汽车，若汽车需要移动2m才能脱困，则绳子自由端需要移动 m。 【答案】 改变拉力的方向 1000 4 【详解】[1]滑轮B是定滑轮，其作用是改变拉力的方向。 [2]滑轮组的 当汽车受到的阻力为2000N时，不计绳重、滑轮重和滑轮自身摩擦，至少需要用 的拉力才能拉动汽车。 [3]若汽车需要移动2m才能脱困，则绳子自由端需要移动 9．如图，小明想利用所学知识把树扶正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。此过程中，甲树相当于 （选填“动”或“定”）滑轮，可以 （选填“省”或“费”）力。若不计绳重，小明朝 （选填“A”或“B”）方向拉更省力。 【答案】 动 省 A 【详解】[1][2]在拉动过程中，甲树是要向乙树靠拢的，即是运动的，故可以看成动滑轮，根据动滑轮的特点可知，可以省力。 [3]动滑轮相当于省力杠杆，小明朝A方向拉时，动力臂最大，动力最小。故向A方向拉更能省力。 10．如图所示，小华在A处利用滑轮组提起物体，已知绳端移动1.5m，物体上升0.5m，请你画出滑轮组的绕线方式。 【答案】 【详解】由题意可知，物体上升，绳端移动，动滑轮上承担物重的绳子段数，由“奇动偶定”可知，绳子应该从动滑轮挂钩上开始绕起，如图所示： 11．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示： 钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 甲 0.98 0.2 0.98 0.2 乙 0.98 0.2 1.02 0.2 丙 0.98 0.2 0.55 0.4 （1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是 ； （2）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮 ，所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择滑轮组 ； （3）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。 【答案】 可省力 要多移动距离 （d） 【详解】（1）[1]根据表中数据可知，图（a）中，测力计示数为0.98N，即钩码的重力为0.98N，图（b）中测力计示数为1.02N，在图（c）中，测力计示数为0.55N，因拉力 F=0.55N<G=0.98N 故使用动滑轮的好处是可省力。 （2）[2]由表中数据，把钩码升高的高度均为0.2m，（b）和（c）中测力计移动的距离分别为0.2m和0.4m，因把钩码升高的高度0.2m小于0.4m，可知：使用动滑轮要多移动离。 [3]所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，既省力也要改变力的方向，则应选择由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组（d）。 （3）[4]由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，绳子的有效段数可为2或3，要求画出最省力的绕线方式，故绳子的有效段数为3，绳子的一端先从动滑轮的挂钩上连起，如下所示： 12．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，其下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，人双脚站立时，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)池水深度； (2)石柱全部露出水面后人对绳的拉力； (3)石柱的密度。 【答案】(1)6m (2)540N (3) 【详解】（1）石柱下底面在池底时受到的压强最大，由图乙可知，石柱下底面受到水的最大压强，故池水深度 （2）由图甲可知，滑轮组中承担物重的绳子段数n=2，人的重力 由图丙可知，石柱全部露出水面后，人对地面的压强，人双脚与地面接触总面积S=300cm2=0.03m2 根据，可得人对地面的压力 地面对人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力，则地面对人的支持力也为60N，此时人静止，所以石柱全部露出水面后人对绳的拉力 （3）动滑轮重力 则石柱的重力 石柱的质量 由图乙可知，石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中，用时 30s ，石柱匀速上升，速度 则石块的高度 石柱的体积 则石柱的密度 1．如图甲所示，用水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A在水平地面上运动，拉力的F-t图象和物体A运动的v-t图象分别如图乙、丙所示。当物体A匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮匀速移动时的速度为0.4m/s B．3-6s时，弹簧测力计的示数为7.5N C．3-6s时，物体B受到物体A的摩擦力为3N，方向水平向左 D．6-9s时，物体A受到地面的摩擦力为3N，方向水平向左 【答案】D 【详解】A．由图丙可知，物体A在做匀速直线运动，物体A匀速运动的速度为，由甲图可知，物体A在动滑轮的绳子自由端，故滑轮匀速运动的速度，故A错误； BC．由图丙可知，物体A在做匀速直线运动，物体B处于静止状态，所受拉力和摩擦力是一对平衡力，弹簧测力计的示数为2N，故物体B所受摩擦力为2N，方向水平向右；由于物体间力的作用是相互的，故物体B对物体A的摩擦力水平向左，大小为2N；物体A在做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，由图乙可知，此时拉力大小为10N，物体A在动滑轮的绳子自由端，故绳子自由端作用在物体A上的拉力 由于物体A做匀速直线运动，故物体A所受力为平衡力，水平向右的绳子对物体A的拉力与水平向左的物体B对物体A的摩擦力和地面对物体A水平向左的摩擦力合力为零，故物体A所受地面的摩擦力 由于运动过程中，物体B仍静止，拉力等于摩擦力，由于压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变，拉力不变，仍为2N；物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，仍为3N，故BC错误；D正确。 故选D。 2．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。 3．如图所示，人站在木板上在空中拉绳，木板和人的总重力为600N，不计摩擦，绳重，滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是（　　） A．当人拉动绳子使木板上升，A、B都是定滑轮 B．人拉动绳子使木板上升，A、B都是动滑轮 C．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为150N D．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为 【答案】C 【详解】AB．滑轮A固定在天花板上，位置不变，是定滑轮；滑轮B随着人往下拉绳子，B与木板之间的距离逐渐缩短，它是不断移动的，是动滑轮，故AB错误； CD．人用拉力F向下拉着绳子静止于空中时，有2段绳子共同向下拉动滑轮B，所以栓滑轮B挂钩的绳子，也就是滑轮A的绳子所受的拉力为2F，这样把整个系统看做一个整体，承担木板和人的总重力的拉力有三个，则有F+F+2F=4F=G总=600N 解得F=150N，故C正确，D错误。 故选C。 4．建筑工地用如图1所示的装置提升重物A，电动机拉动绳子的功率保持不变，电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的移动速度v的关系如图2所示。重物A以0.1m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%。不计绳重与摩擦。下列分析与计算错误的是（　　） A．重物A以0.1m/s的速度匀速上升时，电动机对绳子的拉力为200N B．重物A的重力为480N C．动滑轮重为120N D．匀速提升108kg的重物B时，重物B在30s上升的高度为4.5m 【答案】D 【详解】A．重物A的速度为0.1m/s，与动滑轮连接的绳子是3段，则绳子自由端的移动速度为0.3 m/s，由图2可知此时电动机对绳子的拉力为200 N，故A正确，A不符合题意； B．滑轮组的机械效率为 解得重物A的重力为480N，故B正确，B不符合题意； C．电动机对绳子的拉力 解得动滑轮重为120N，故C正确，C不符合题意； D．匀速提升108kg的重物B，重物B的重力为 则电动机对绳子的拉力为 对应绳子的速度为0.15 m/s，则30s内绳子移动的距离为 则重物30s内上升的高度为 故D错误，D符合题意。 故选D。 5．如图所示，物体A重5N，放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B，此时物体A恰能向右匀速直线运动。则A受到的摩擦力是 N，方向向 （填左或右）若在物体B上加一个重为5N的物体，使物体A沿桌面加速运动，则A受到的摩擦力为 N（不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦） 【答案】 2 左 2 【详解】[1][2]由题知，不计绳子、滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦，物体A水平向右匀速运动时，物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力、桌面对物体A的摩擦力作用。因为物体A向右做匀速直线运动，处于平衡状态。由二力平衡条件得，物体A受到的摩擦力与它在水平方向上受到的绳子的拉力大小相等、方向相反，物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力为 故物体A受到的摩擦力大小为2N，方向向左。 [3]若在物体B上加一个重为5N的物体，使物体A沿桌面加速运动，物体A的压力不变、物体A与桌面接触面的粗糙程度不变，则物体A受到的摩擦力大小不变，所以物体A受到的摩擦力仍然为2N。 6．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 7．用如图甲所示的滑轮组提升物体，乙图是滑轮组的机械效率与所挂物体的重力关系图像（不计绳重及摩擦），当物重为1800N时，滑轮组的机械效率为 ，以下方法中还能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。①增大物体提升高度　②减小动滑轮的重力　③增大匀速拉绳的速度　④改变绕绳方式 【答案】 90% ② 【详解】[1]由图乙可知，当物体重力为600N时，机械效率为75%，由不计绳重和摩擦时可知，动滑轮的重力 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 [2]当不计绳重和摩擦时可知，该滑轮组的机械效率与提升的高度、拉绳的速度和绕绳的方式无关，减小动滑轮的重力可以提高该滑轮组机械效率，故②符合题意、①③④不符合题意。 8．如图甲所示，轻质杠杆可绕O点无摩擦转动，；不计绳重和摩擦的滑轮组，滑轮上所有绳子都是竖直的，绳子拉在小明的手上。小明两只脚与地面接触的总面积为，小明不拉绳子站立在水平面上的时候对地面的压强为；当小明通过该装置提起重为的重物并保持杠杆水平静止时，人对地面的压强改变了；将如图乙的底面积为的柱形容器移动到重物正下方并让重物完全浸没在容器的液体中（液体未溢出）；此时人对地面的压强再次改变了。 求：（1）小明的质量； （2）动滑轮的重力； （3）容器中液体对杯底的压强变化量。 【答案】（1）60kg；（2）40N；（3） 【详解】解：（1）小明对地面的压力 小明站立在水平面上，小明对地面的压力等于重力的大小，即 G人=F人=600N 则小明的质量为 m人===60kg （2）通过该装置提起重为480N的重物并保持杠杆水平静止时，根据杠杆平衡原理得 杠杆B点受到的力为 人对绳子的拉力与人对地面减小的压力相等，即 动滑轮上有三段绳子，即n=3，则滑轮组有 则动滑轮的重力 （3）将如图乙的底面积为的柱形容器移动到重物正下方并让重物完全浸没在容器的液体中（液体未溢出）时，人对地面的压力的减少量为 此时绳子对人的拉力为 B点拉力为 A点拉力 物体完全浸没在液体中，对物体受力分析可知物体受到的浮力为 由力作用的相互性可知物体对液体的压力变化量为 则容器中液体对杯底的压强的增加量 答：（1）小明的质量为60kg； （2）动滑轮的重力为40N； （3）容器中液体对杯底的压强变化量为。 1．阅读短文，回答问题。 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)图中自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦；刹车时是通过增大 来增大摩擦； (2)后齿轮和后车轮组成一个 （选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 m/s（）。 【答案】(1) 接触面粗糙程度 接触面受到的压力 (2)费力 (3)大 (4) 144 7.2 【详解】（1）[1]自行车轮胎上的花纹增大了轮胎与地面的粗糙程度，故是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的。 [2]刹车时要捏紧车闸，使车闸紧紧与轮胎钢圈接触，增大了它们之间的压力，故是通过增大接触面受到的压力来增大摩擦的。 （2）在后齿轮和后车轮中，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，所以动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 （3）要达到相对省力的目的，相对减小动力即可，根据杠杆平衡条件可知，动力可以表示为，所以只需适当增大，就可以相对减小，故将链条调整至半径较大的后齿轮上，可达到相对省力的目的。 （4）[1]根据杠杆的平衡条件可知，后齿轮的动力（链条受到的拉力）F拉、动力臂r齿轮、后车轮受到的阻力f、阻力臂r车轮之间的关系为，所以链条受到的拉力 人蹬车的力F、对应的力臂为脚踏板到轴心的长度为25cm，前齿轮受到的阻力为链条上的拉力F拉、对应的力臂为前齿轮的半径为15cm，它们之间的关系为，所以人蹬车的力至少为 [2]人蹬脚踏板每秒转1周，前齿轮也转1周，链条转动的长度为 每秒钟后齿轮转过的圈数 后轮胎每秒钟运动的距离 自行车的前进速度 2．阅读短文，回答问题： 据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s。电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 （1）图甲中A滑轮是 （选填“定”或“动”）滑轮，B滑轮 （选填“能”或“不能”）省力； （2）电梯在匀速上升过程中，轿厢的动能 ，配重的重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （3）如图乙所示是某次电梯满载上升时的v﹣t图像，若配重的质量为450kg，空轿厢的质量是550kg，额定载重量是1100kg，（g取10N/kg）。电梯匀速运行阶段配重的重力做功 J。若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率为 。 【答案】 定 不能 不变 减小 5.4×104 2.4×104W 【详解】（1）[1][2]由图甲可知，A、B滑轮的轴固定不动，所以都是定滑轮，都不能省力，只能改变力的方向。 （2）[3]影响动能的因素为质量和速度，当电梯匀速上升时，轿厢也匀速上升，质量不变，所以轿厢的动能不变。 [4]影响重力势能的因素为质量和高度，轿厢与配重的运动方向始终相反，所以配重的高度减小，其重力势能减小。 （3）[5][6]由图乙可知，电梯匀速运行阶段，轿厢运行的时间 轿厢的速度v＝2m/s，配重下降的高度等于轿厢上升的高度，所用由可得，配重下降的高度 配重的重力 则配重的重力做功为 电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力为 故电动机钢丝绳对轿厢的拉力的功率为 3．阅读短文，回答文后的问题。 轮轴 轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴。如图1甲所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径和轴半径分别就是作用在轮和轴上的两个力和的力臂，如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件可得，使用轮轴时，如果动力作用在轮上，则能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一，如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。辘轳就是轮轴的一种，它的侧面图如图2所示，辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手就是如图乙所示的轮，作用在把手上的力为动力，井桶对轴向下的拉力是阻力。选用身边的器材进行实验可以探究轮轴的特点，如选用圆珠笔笔芯（可以选用油性笔笔芯或者普通圆珠笔笔芯，如图3所示），若手头没有圆珠笔笔芯也可以选用其他一头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 (1)辘轳是 （选填“省力”或“费力”或“等臂”）杠杆； (2)右手捏紧笔管，左手旋转笔头，则右手 （选填“能”或“不能”）使笔管部分保持不被旋转； (3)当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，因此捏住笔管的手比捏住笔头的手 （选填“省”或“费”）距离； (4)若螺丝刀的轮半径是，轴半径是，则正常使用螺丝刀是省力的，且动力和阻力之比是 。 【答案】(1)省力 (2)能 (3)费 (4)1:5 【详解】（1）对于辘轳来说，支点在轴心处，动力作用在轮上，阻力作用在轴上，动力臂大于阻力臂，所以辘轳是省力杠杆。 （2）笔可看作轮轴，笔管比笔头粗，右手捏紧笔管，相当于力作用在轮上，左手旋转笔头，相当于力作用在轴上。因为轮轴中动力作用在轮上省力，作用在轴上费力，所以右手能使笔管部分保持不被旋转。 （3）当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，笔管的直径大，周长就大，所以捏住笔管的手运动的距离长，捏住笔头的手运动的距离短。根据轮轴原理，省力费距离，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手费距离。 （4）若螺丝刀的轮半径是，轴半径是，即R=5r，根据杠杆平衡条件知，动力和阻力之比 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：50min 完成时间： 月 日 天气： 作业02 滑轮与滑轮组 一、滑轮的基本类型 定滑轮：工作时，轴固定不动的滑轮。 定滑轮的特点：不能省力，但可以改变施力的方向。 动滑轮：工作时，轴随被拉动的物体一起运动的滑轮。 动滑轮的特点：最多省一半的力，但不改变施力的方向，且要费一倍的距离。 滑轮组：将定滑轮与动滑轮组合起来。 滑轮组的特点：既能省力，又可以改变施力的方向，但省力的同时也要费距离。 2、 滑轮（组）的解题步骤 首先确定省力倍数,滑轮组的省力倍数由吊起动滑轮的绳子段数n决定，动滑轮被几段绳吊起，拉力即为物重的。同时绳端拉动的距离是物体移动距离的n倍。 对于横放的滑轮组，拉动时需要克服的是物体的阻力。 特殊情况下，也可以改变力作用的位置，通过费力来省距离。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图所示，下列关于定滑轮、动滑轮的说法中错误的是（　　） A．使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向 B．使用动滑轮最多能省一半力，还能改变施力的方向 C．定滑轮实质上是一个等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆 2．如图所示，利用两只滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，最省力的滑轮组合是（　　） A． B． C． D． 3．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，不计滑轮重和绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F1最大 B．F2最小 C．F3最小 D．F2最大 4．某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（    ） A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N 5．如图是铁路输电线的牵引装置原理图，采用坠砣牵引来自动补偿输电线的张紧，以此保障列车电极与输电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为的坠砣，输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠砣竖直下降了，不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是（　　） A．B滑轮是定滑轮 B．A滑轮是动滑轮 C．输电线P点向右移动了 D．输电线对B滑轮的拉力为 6．如图，物体A、B的重分别为50N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以1m/s做匀速直线运动（绳子和滑轮间的摩擦不计），则下列说法正确的是（　　） A．A物体所受摩擦力方向水平向左，大小为10N B．B物体下落速度为0.5m/s C．若用力F向左拉物体A，使A向左做匀速直线运动，所需力的大小为15N D．若用F＝15N的力向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动 7．用如图所示的滑轮组将150N的重物匀速提升2m，做的额外功为60J。（不计绳重和摩擦），绳子自由端移动的距离为 m，动滑轮的重力为 N，绳子自由端的拉力为 N。 8．如题图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；当汽车受到的阻力为2000N时，不计绳重、滑轮重和滑轮自身摩擦，至少需要用 N的拉力才能拉动汽车，若汽车需要移动2m才能脱困，则绳子自由端需要移动 m。 9．如图，小明想利用所学知识把树扶正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。此过程中，甲树相当于 （选填“动”或“定”）滑轮，可以 （选填“省”或“费”）力。若不计绳重，小明朝 （选填“A”或“B”）方向拉更省力。 10．如图所示，小华在A处利用滑轮组提起物体，已知绳端移动1.5m，物体上升0.5m，请你画出滑轮组的绕线方式。 11．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示： 钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 甲 0.98 0.2 0.98 0.2 乙 0.98 0.2 1.02 0.2 丙 0.98 0.2 0.55 0.4 （1）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是 ； （2）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮 ，所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择滑轮组 ； （3）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。 12．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，其下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，人双脚站立时，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)池水深度； (2)石柱全部露出水面后人对绳的拉力； (3)石柱的密度。 1．如图甲所示，用水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A在水平地面上运动，拉力的F-t图象和物体A运动的v-t图象分别如图乙、丙所示。当物体A匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮匀速移动时的速度为0.4m/s B．3-6s时，弹簧测力计的示数为7.5N C．3-6s时，物体B受到物体A的摩擦力为3N，方向水平向左 D．6-9s时，物体A受到地面的摩擦力为3N，方向水平向左 2．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． 3．如图所示，人站在木板上在空中拉绳，木板和人的总重力为600N，不计摩擦，绳重，滑轮重与空气作用力。下列说法正确的是（　　） A．当人拉动绳子使木板上升，A、B都是定滑轮 B．人拉动绳子使木板上升，A、B都是动滑轮 C．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为150N D．当木板和人静止于空中，人拉绳的力为 4．建筑工地用如图1所示的装置提升重物A，电动机拉动绳子的功率保持不变，电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的移动速度v的关系如图2所示。重物A以0.1m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%。不计绳重与摩擦。下列分析与计算错误的是（　　） A．重物A以0.1m/s的速度匀速上升时，电动机对绳子的拉力为200N B．重物A的重力为480N C．动滑轮重为120N D．匀速提升108kg的重物B时，重物B在30s上升的高度为4.5m 5．如图所示，物体A重5N，放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B，此时物体A恰能向右匀速直线运动。则A受到的摩擦力是 N，方向向 （填左或右）若在物体B上加一个重为5N的物体，使物体A沿桌面加速运动，则A受到的摩擦力为 N（不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦） 6．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。 7．用如图甲所示的滑轮组提升物体，乙图是滑轮组的机械效率与所挂物体的重力关系图像（不计绳重及摩擦），当物重为1800N时，滑轮组的机械效率为 ，以下方法中还能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。①增大物体提升高度　②减小动滑轮的重力　③增大匀速拉绳的速度　④改变绕绳方式 8．如图甲所示，轻质杠杆可绕O点无摩擦转动，；不计绳重和摩擦的滑轮组，滑轮上所有绳子都是竖直的，绳子拉在小明的手上。小明两只脚与地面接触的总面积为，小明不拉绳子站立在水平面上的时候对地面的压强为；当小明通过该装置提起重为的重物并保持杠杆水平静止时，人对地面的压强改变了；将如图乙的底面积为的柱形容器移动到重物正下方并让重物完全浸没在容器的液体中（液体未溢出）；此时人对地面的压强再次改变了。 求：（1）小明的质量； （2）动滑轮的重力； （3）容器中液体对杯底的压强变化量。 1．阅读短文，回答问题。 变速自行车的奥秘 变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。 自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。 骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。 (1)图中自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦；刹车时是通过增大 来增大摩擦； (2)后齿轮和后车轮组成一个 （选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆； (3)爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的； (4)自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 m/s（）。 2．阅读短文，回答问题： 据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s。电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 （1）图甲中A滑轮是 （选填“定”或“动”）滑轮，B滑轮 （选填“能”或“不能”）省力； （2）电梯在匀速上升过程中，轿厢的动能 ，配重的重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）； （3）如图乙所示是某次电梯满载上升时的v﹣t图像，若配重的质量为450kg，空轿厢的质量是550kg，额定载重量是1100kg，（g取10N/kg）。电梯匀速运行阶段配重的重力做功 J。若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率为 。 3．阅读短文，回答文后的问题。 轮轴 轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫作轮，小轮叫作轴。如图1甲所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径和轴半径分别就是作用在轮和轴上的两个力和的力臂，如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件可得，使用轮轴时，如果动力作用在轮上，则能省力，且轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一，如果动力作用在轴上就费力，但可以省距离。辘轳就是轮轴的一种，它的侧面图如图2所示，辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手就是如图乙所示的轮，作用在把手上的力为动力，井桶对轴向下的拉力是阻力。选用身边的器材进行实验可以探究轮轴的特点，如选用圆珠笔笔芯（可以选用油性笔笔芯或者普通圆珠笔笔芯，如图3所示），若手头没有圆珠笔笔芯也可以选用其他一头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 (1)辘轳是 （选填“省力”或“费力”或“等臂”）杠杆； (2)右手捏紧笔管，左手旋转笔头，则右手 （选填“能”或“不能”）使笔管部分保持不被旋转； (3)当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，因此捏住笔管的手比捏住笔头的手 （选填“省”或“费”）距离； (4)若螺丝刀的轮半径是，轴半径是，则正常使用螺丝刀是省力的，且动力和阻力之比是 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $