内容正文:
6.6滑轮
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.小明同学按题图所示进行实验操作(不计绳重和轮的摩擦),则下列几种描述中正确的是( )
A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3
C.F1>F2<F3 D.F1=F2=F3
2.下列说法正确的是( )
A.使用滑轮组不仅省力而且省功
B.机械效率越高的机械,功率越大
C.功率越大的机械,做功越快
D.定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
3.工人用如图所示的滑轮组提升重物,在10s内将240N的物体匀速提升2m,已知工人的拉力为100N,不计绳重与摩擦阻力,下列说法正确的是( )
A.工人做的功为200J
B.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
C.有用功为480J
D.此滑轮组的机械效率为60%
4.小叶需要一个不能改变拉力方向的滑轮,下图中哪一种滑轮符合他的需求( )
A. B.
C. D.
5.物理学上经常把一些复杂的物体建立物理模型方便研究,下列物体不是斜面的是( )
A.盘山公路 B.高架桥的引桥 C.旗杆顶的轮子 D.螺丝钉
6.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.
7.如图所示,是提升同一物体所采取的四种方式,(不考虑绳重、轮重、杠杆重和摩擦)其中拉力F 小于物体A的重力的是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示,分别用力F1、F2、F3匀速提起重物,不考虑摩擦,三个力的大小关系是( )
A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3 C.F2>F1=F3 D.F1=F2=F3
9.如图所示,小明用100N的拉力,通过滑轮将一个重95N的物体,从地面匀速提到3m高的位置,用时10s。这一过程中( )
A.滑轮相当于省力杠杆 B.滑轮的有用功为300J
C.拉力的功率为28.5W D.滑轮的机械效率为95%
10.下列有关简单机械的使用说法正确的是( )
A.使用杠杆的目的就是为了省力
B.使用斜面时,斜面越长越省力
C.使用滑轮组可以省力,但不能省功
D.使用动滑轮可以改变拉力方向,但不能省力
二、填空题
11.如图所示,物体A在水平桌面上,绳重、绳子与滑轮间的摩擦及滑轮与轴间摩擦不计,动滑轮重力为2 N。当B物体重力为8N时,它恰好能匀速下降。物体A所受的摩擦力为______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。
12.如图为可升降晾衣架,通过转动摇柄实现晾衣架的升降。晾衣架的摇柄属于简单机械中的_____(填“滑轮”“斜面”或“轮轴”);摇柄上的花纹是为了_____。
13.如图所示为居民小区内的健身器材,它是由_________个定滑轮组成的,在使用时_________省功(选填“能”或“不能”)。
14.图甲为一款健身器材,两滑轮均重20N;弹性限度内,弹簧伸长的最大长度为80cm,弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比,如图乙所示。弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略;使用时竖直向下缓慢拉动拉环。则当弹簧拉力为300N时,拉环向下移动______cm。此健身器材提供的最大拉力为______N,此时绳a拉力为______N。
15.如图,物体A在物体B的拉力作用下竖直匀速上升。已知每个滑轮的重力都与物体A重力相同。若不计绳重和摩擦,则物体A和物体B的重力比值为______。
三、综合题
16.简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产,如杠杆、滑轮、轮轴(g=10N/kg)。
(1)我国古代劳动人民提升重物或移动重物常用到滑轮组,如图甲、乙是用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组,分别将同一物体提升相同的高度,绳子自由端移动的距离分别为, 则=___________;丙图是利用滑轮组水平匀速拉动物体A,请在图中画出最省力的绳子绕法___________。
(2)如图丁所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境,其简化结构图如图戊所示,绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4∶1,已知每块大理石的重力为280N, 吊筐的重力为100N,不计绳重和机械间的所有摩擦。
①绞车可以看作___________ (选填“轮轴”或“滑轮”):
②一位工匠的最大推力为400N, 在某次工作中,该工匠匀速推动绞车提升大理石板10m; 在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起___________块大理石。
(3)桔槔(杠杆)是中国古代一项伟大的发明。如图己是古人利用桔槔从井里汲水的示意图,在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶,在后端B处绑一块配重的石块,O为支点且OA=3OB。汲水时,先缓慢向下拉杆;装水后,缓慢向上提杆。桶重20N, 桔槔的自重及摩擦不计。若汲水时,己向下拉杆的力为F,装满水后,水和桶总重为200N, 向上提桶的力仍为F, 则F=___________N;配重石块质量为___________kg。
17.如图所示,若两物体所受重力均为20牛且匀速上升1米,不计摩擦、绳重和滑轮重力,试问:
(1)滑轮A相当于一个怎样的杠杆;
(2)力F2的大小是多少;
(3)在此过程中,F2所做的功是多少。
18.程跃要提起重的物体,但是他的最大拉力只有,于是,他找来了一些滑轮,想利用滑轮组提起这个重物,已知每个滑轮重约,不计绳重及摩擦,程跃想站在地上向下拉绳,他最好选择图中________滑轮组来提起重物(选填“a”、“b”或“c”)。请在所选的图中画出正确的绕绳方法( )。如果程跃的实际拉力是,求出所选滑轮组的动滑轮的重力________。
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《6.6滑轮》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
C
C
C
B
D
D
D
C
1.D
【详解】由图可知,图中滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,只能改变力的方向。忽略绳子与滑轮的摩擦,则F1、F2、F3都与物体重力相等,所以三种拉法所用拉力一样大,故D正确,ABC错误。
故选D。
2.C
【详解】A.使用滑轮组可以省力,但不能省功,使用任何机械都不能省功,故A错误;
B.机械效率越高,有用功占总功的比值越大,与做功的快慢无关,故B错误;
C.功率反映的是物体做功快慢的物理量,功率越大的机械做功越快,故C正确;
D.定滑轮可改变用力的方向,不能改变力的大小,故D错误。
故选C。
3.C
【详解】A.由图可知n=3,绳子自由端移动的距离
s=nh=3×2m=6m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×6m=600J
故A错误;
B.绳子自由端移动的速度
故B错误;
C.拉力做的有用功
W有=Gh=240N×2m=480J
故C正确;
D.滑轮组的机械效率
故D错误。
故选C。
4.C
【详解】ABD.由图可知为定滑轮,定滑轮的特点是不能省力,可以改变力的方向,故ABD不符合题意;
C.由图可知为动滑轮,动滑轮的特点是可以省力,不能改变力的方向,故C符合题意。
故选C。
5.C
【详解】A.盘山公路是在山坡上修建的曲折道路,其本质是一个较长的斜面,通过延长路程来省力,故A 不符合题意;
B.高架桥的引桥是连接高架桥和地面的倾斜道路,属于斜面,方便车辆上下高架桥,故B 不符合题意;
C.旗杆顶的轮子是定滑轮,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,它不是斜面,故C 符合题意;
D.螺丝钉上的螺纹展开后相当于一个斜面,螺丝刀拧动螺丝钉时,相当于沿斜面提升物体,能省力,故D 不符合题意。
故选 C。
6.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。
7.D
【详解】A.A中滑轮为定滑轮,本质上是一个等臂杠杆,则绳子末端拉力F 等于物体A 的重力,故A不符合题意;
B.B中是一个杠杆,由图可知,力的方向与杠杆垂直,则可知拉力F的力臂小于物体A 的重力的力臂,根据杠杆的平衡条件可知,拉力F 大于物体A 的重力,故B不符合题意;
C.C中滑轮为动滑轮,不考虑绳重、轮重和摩擦,则有
即拉力F 大于物体A 的重力,故C不符合题意;
D.D中滑轮为动滑轮,本质上是一个省力杠杆,不考虑绳重、轮重和摩擦,则有
即拉力F 小于物体A 的重力,故D符合题意。
故选D。
8.D
【详解】如图所示为定滑轮,在不考虑摩擦时,定滑轮不省力也不省距离,只改变力的方向,匀速提起重物时,三个方向的拉力均等于物体的重力,即
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
9.D
【详解】A.如图所示的滑轮为定滑轮,定滑轮相当于等臂杠杆,故A不符合题意;
B.滑轮的有用功为
故B不符合题意;
C.拉力做的功
拉力的功率
故C不符合题意;
D.滑轮的机械效率为
故D符合题意。
故选D。
10.C
【详解】A.杠杆的种类有三种:省杠杆、费力杠杆、等臂杠杆,是省力还是费力,关键是看动力臂和阻力臂的大小关系,故A错误,
B.当斜面高相同时,斜面越长越省力,故B错误;
C.滑轮组在使用的时候既省力又能改变力的方向,根据机械功原理,任何机械都不省功,故C正确;
D.动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮省力但不能改变力的方向,故D错误。
故选C。
11. 5 10
【详解】[1]当A向右做匀速直线运动,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,物体A所受的摩擦力
[2]当A向左做匀速直线运动使,A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绳子对A向右的拉力;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,摩擦力不变,所以向右的摩擦力为
绳子对A的拉力不变,,A做匀速直线运动,受到平衡力的作用,A受到的水平向左的拉力为
12. 轮轴 增大摩擦力
【详解】[1]摇柄相当于轮轴,而人手摇动的力即动力,在大圆上,大圆的半径大于小圆的半径,故动力臂大于阻力臂,是一种省力杠杆。
[2]通过刻花纹,使接触面变粗糙,从而增大摩擦力。
13. 3 不能
【详解】[1][2]在使用过程中不随货物一起升降的滑轮为定滑轮,图中有三个定滑轮,定滑轮在使用时可以改变力的方向;使用任何机械都不省功,故在使用时不能省功。
14. 30 780 820
【详解】[1]弹性限度内,弹簧所受拉力F与其“伸长的长度”Δx成正比,弹簧拉力为300N时,弹簧伸长的长度为
动滑轮绕2段绳,拉环向下移动
[2]由图乙可知,弹簧伸长的最大长度为80cm,弹簧的最大拉力是400N,弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略,由得到健身器材提供的最大拉力F大=2F-G动=2×400N-20N=780N
[3]弹簧、细绳、拉环的重力和摩擦可忽略,由图可知,定滑轮受到重力、绳a的拉力和滑轮绕绳的拉力;由图乙可知,弹簧拉力最大为400N时,绳a的拉力Fa=2F1+G定=2×400N+20N=820N
15.1:1
【详解】由图可知,若不计绳重和摩擦,物体A和动滑轮的总重由两股绳子承担,则绳子自由端的拉力F与物体A和动滑轮的总重之间的关系是,由于滑轮的重与物体A的重相等,故,由于物体A和B系统做匀速直线运动,则有,故物体A和物体B的重力比值为。
16.(1) 2:3
(2) 轮轴 5
(3) 90 33
【详解】(1)[1]如图甲乙,可知,甲中n1=2,乙中n2=3,将同一物体提升相同的高度,绳子自由端移动的距离分别为、,则有
[2]如图丙,要使滑轮组最省力,则与动滑轮连接的绳子段数应为最大为3,绕法如下图所示:
(2)[1][2]绞车可以看作轮轴(横杆相当于轮,滚轴相当于轴),由题有横杆长度与滚轴直径之比 ,轮轴平衡时有
工人以最大推力推动时有
即工人能吊起的最大总重
设最多能吊大理石板块则有
解得,即最多能吊起5块大理石板。
(3)[1][2]由题有桔槔是一种杠杆,由杠杆平衡条件,向下拉时有(20N−F)⋅OA=G石⋅OB
即
①
同理,向上提满水桶时(桶与水总重 200 N)有(200N−F)⋅OA=G石⋅OB
即②
由①②可得,,
所以配重石块质量
17.(1)等臂杠杆;(2)10N;(3)20J
【详解】解:(1)滑轮A是定滑轮,实质是以轴为支点,动力臂、阻力臂都等于滑轮半径的一个等臂杠杆;
(2)由图知,滑轮B是动滑轮,物体匀速上升,由动滑轮特点得,力
(3)由题意得,在此过程中,物体匀速上升1米,由动滑轮特点得,F2移动的距离2米,所以F2做的功
答:(1)滑轮A相当于一个等臂杠杆;
(2)力F2的大小是10N;
(3)在此过程中,F2所做的功是20J。
18. c 25N
【详解】[1][2]不计绳重及摩擦,拉力,所以使用滑轮组承担物重的绳子股数
要实现站在地上向下拉绳,三图滑轮组的绕法如图所示:
、图中,,图中,所以选择图来提升重物。
[3]如果程跃的实际拉力是,不计绳重及摩擦,拉力,所以可得
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