内容正文:
滑轮
一、选择题
1.如图所示,沙桶通过滑轮与水平桌面上的滑块相连,当沙桶和沙的总重为5N时,滑块水平向左做匀速直线运动,若不考虑空气阻力、绳重及滑轮和轴之间的摩擦。下列分析正确的是( )
A.实验中,使用滑轮是为省力
B.当沙桶落地后,受到惯性作用滑块继续向左运动
C.滑块对桌面的压力和桌面对滑块的支持力是一对平衡力
D.若通过滑块拉动沙桶匀速上升,则施加在滑块上水平向右的拉力为10N
2.如图所示,小明用300N的拉力,在20s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m,滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为400N,若不计摩擦和绳重,下列判断正确的是( )
A.工人做了1200J的功
B.工人做功的功率为60W
C.动滑轮的重力为100N
D.使用此滑轮组能匀速提起重为1200N的物体
3.如图所示的滑轮组恰处于静止状态。甲物体所受重力为,两个滑轮的质量相等,拉乙物体的绳子所受的拉力为,不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )
A.使用滑轮的作用是省力
B.若甲物体上升,则乙物体需要下降
C.滑轮上的挂钩所受拉力为
D.单个滑轮受到的重力为
4. 如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,以0.2米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动,此时弹簧秤示数为2N。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.由端拉力F为4N B.自由端的速度是0.1米/秒
C.此滑轮是定滑轮 D.物体与地面间的摩擦力为4N
5.如图所示,小明用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的拉力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙,若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则下列判断正确的是( )
A.F甲<F乙 B.F甲=F乙 C.P甲=P乙 D.P甲<P乙
6. 如图所示,物体 A、B 的重力都为 8N,不计滑轮和绳的重力及滑轮摩擦,此时 A、B 两物体静止在水平面上,弹簧测力计示数为 3N;现把物体 A 从物体 B 上取下,挂在物体 C 下,物体 B 作匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.A 与 B 之间的摩擦力为 3N
B.开始时水平面对B 的支持力为 8N
C.后来弹簧测力计的示数为6N
D.后来水平面对B 的摩擦力为 7N
7.如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A.F2的功率为0.6W B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A受到的摩擦力为4N D.物体B受到的摩擦力为6N
8.如图所示,小明用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则小明所用拉力F的可能值是( )
A.20N B.25N C.30N D.35N
9.如图所示,重为100N的物体A在水平拉力F的作用下水平向左匀速运动,滑轮的速度为1m/s,弹簧测力计的示数为10N,忽略绳子和滑轮自重及绳子与滑轮间的摩擦。则下列说法正确的是( )
A.物体所受地面的摩擦力为5N
B.使用该动滑轮的目的是为了省力
C.水平拉力F的功率20W
D.物体A的运动速度为0.5m/s
10.如图所示,在水平地面上放一个重800 N的物体,小明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,当不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦时,则人的水平拉力F是( )
A.80 N B.320 N C.40 N D.800 N
二、多选题
11.如图所示,小明用滑轮组水平向左匀速拉动A物体,A物体5s内移动了100cm,且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N,已知滑轮组的机械效率为80%,则下列说法正确的是( )
A.拉力F大小为4N
B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.拉力F做功的功率为3W
D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
12.如图所示,水平固定的测力计左端挂一个滑轮组,滑轮组左端挂有质量为的物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿竖直方向与物体A相连,A与墙之间没有摩擦力,A的质量为,物体B在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动;用水平向左的力F拉动物体B可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体A上升的速度大小为,若不计绳及滑轮的摩擦,绳、滑轮与弹簧测力计的重力不计,g取,则下列说法中正确的是( )
A.物体B所受滑动摩擦力大小为
B.F的大小为
C.F做功的功率为
D.弹簧测力计的示数为
13.如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.物体A和地面之间摩擦力是2N
B.弹簧测力计读数为9N
C.F2的功率为0.9W
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
14.(多选)如图所示,三根细绳的一端分别系住A、B、C三个物体,它们的另一端均系于O点,a、b为两定滑轮.整个装置处于平衡状态时,Oa与竖直方向成30°,Ob处于水平状态.已知B的质量为m,如果将左边的滑轮a水平向左缓慢移动距离s,最终整个装置仍处于平衡状态,则 ( )
A.物体A、C的质量之比为2:1 B.该过程中A、C上升,B下降
C.该过程中A、B下降,C上升 D.物体C的质量为
三、填空题
15.如图所示,在水平拉力的作用下物体,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧秤的示数为 10N,则 物体与水平桌面的摩擦力大小为 ,拉力 F 的大小为 。
四、综合题
16.阅读材料,回答问题
变速自行车
自行车已有一百多年历史,是世界各国居民喜爱的交通、健身工具。它由许多简单机械组成,是人类发明的最成功的人力机械之一。如图是自行车的部分结构示意图,骑行时人在脚踏处施力,通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动,再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动。曲柄与齿轮A、后轮与齿轮B,两处都是同轴转动(物体绕同一个中心轴转动,在相同时间转过的圈数相同)的轮轴结构,也可视为不等臂杠杆,A、B齿轮通过链条配合工作,在相同时间转过的齿数相同,链条与A、B齿轮间的作用力大小相等。
变速自行车与普通自行车的区别是它的前、后齿轮由多个齿数不同的齿轮组成。变速系统可以调节链条和不同齿数的前、后齿轮配合,即调节齿比数(前齿数÷后齿数),从而改变车速。
如表是小明的变速自行车的部分参数,齿轮的周长等于齿数与链条节距的乘积。
结构
参数
前齿轮(3速)
齿数:22、32、45
曲柄
长度:l=18cm
后齿轮(7速)
齿数:12、15、17、19、21、24、28
轮胎
直径:D=60cm
链条
节距:d=1.5cm
(1)如图所示,曲柄和前齿轮是按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的.骑行时,前齿轮A和后齿轮B (选填“是”或“不是”)同轴转动;
(2)小明调节自行车齿比为45/15,当他通过蹬脚踏使前齿轮转动一圈,后轮转动 圈;
(3)小明调节自行车为最大齿比,以9m/s的速度在某段水平路面匀速骑行时,地面对后轮的摩擦力为20N,则他1分钟要使脚踏转动 圈,作用在脚踏上的力至少为 N;(π=3)
(4)当小明骑自行车爬坡时,为了最省力,应该调整齿比为 。
17.如图所示的3个滑轮组,当物重为50N时,绳端需用15N的拉力才能使物体匀速上升。
(1)计算出滑轮组的绕线方式并选择下图中一个滑轮组完成该滑轮组完整的绕线方式;
(2)计算你所选的滑轮组的每个动滑轮的重力是多少N?
(3)如果绳子能承受的最大拉力是60N,那么所选的滑轮组最大可吊起多重的物体?
五、计算题
18.如图所示,重力为 600N 的小明用滑轮 A、滑轮 B、滑轮 C 组成滑轮组提升重为 240N 的物体,每个滑轮重 30N,他使物体在 5s 内匀速上升 1m,(不计绳子的质量,忽略绳子间的摩擦)(g 取 10N/kg)求:
(1)哪些是定滑轮,哪些是动滑轮? 请说说滑轮B 的优点;
(2)5s 内绳子自由端移动的速度;
(3)工人所用的拉力是多大?
19.如图所示,若滑轮重为4N,重物重为6N,OB=2OA;要使轻质杠杆保持平衡,则F的大小为多少?(不计绳重和摩擦)
20.如图所示,用40N的水平拉力F拉滑轮,使物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,若不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦。求:
(1)物体A与地面之间的摩擦力;
(2)5s内拉力F所做的功;
(3)绳子拉物体A的功率。
21.如图所示,将物重为200N物体匀速提高2m所用时间为1s,已知动滑轮重为40N,(不计绳重和摩擦)求:
(1)拉力F移动的速度;
(2)拉力F大小。
22.如图是上肢力量健身器示意图,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AB=3BO,配重的底面积为0.02m2,配重的重力为120N,重力为500N的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85N,在B点施加竖直向下的拉力为F2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60N。已知F1∶F2=2∶3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计
(1)求配重对地面的最大压强是多少?
(2)滑轮的重力是多少?
(3)配重刚好离开地面时,杠杆A端受到绳子的拉力是多少?
(4)当配重对地面的压强为1750Pa时,人对绳子的拉力是多少?
23.小聪了解到井盐在生产过程中,需要利用机械装置从1000m的深井中提取卤水,其装置可简化为如图所示的滑轮组。已知吸卤桶质量为5kg,某次在匀速提升质量为65kg的卤水时,工人拉动绳子拉力为240N,绳子端移动150m所花时间为150s。忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,g取10N/kg,求:
(1)拉力做功的功率;
(2)若要匀速提升质量为95kg的卤水,人对绳的拉力大小。
24.小明利用如图所示的两个滑轮组成滑轮组,向下拉动绳子来提升货物,已知货物重600N。不计绳重及摩擦。
(1)在图中画出绳子的绕法。
(2)若忽略动滑轮重,小明所用拉力多大?
(3)若不忽略动滑轮重,测得小明实际所用拉力为350N,若将重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力将变为多大?
答案解析部分
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】C
6.【答案】D
7.【答案】C
8.【答案】D
9.【答案】C
10.【答案】A
11.【答案】B,C,D
12.【答案】B,D
13.【答案】A,B
14.【答案】A,D
15.【答案】10N;20N
16.【答案】省力;不是;3;80;125;
17.【答案】(1)解:根据物重与拉力的比确定绳子的段数。
,即拉力是物重的三分之一多一点,所以取绳子段数为4;
如图的滑轮组,第一个滑轮组,同一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,最省力的绕法为3段绳子承担物重,故不符合题意;
第二个滑轮组,由一个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,绕绳的方式唯一,由四段绳子承担物重,符合题意,如图:
第三个滑轮组,由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,根据“奇动偶定”的原则,从定滑轮开始绕绳,得到如图的四段绳子承担物重的绕法;(绕出五段绳子承担物重的方式 也是符合题意的)
(2)解:由上图可知,四段绳子承担物重时,由两个动滑轮,可得关系:
,由每个动滑轮的重为:
(3)解:如果绳子能承受的最大拉力是60N,可得:
,
解得由四段绳子承担物重时,第二、三个滑轮组最大可吊起的重物为:
。
18.【答案】解:(1)根据图片可知,木块受到的浮力:F浮=F拉+G=2N+1.2N=3.2N;
答:木块受到的浮力是3.2N。
(2)液体的密度:ρ液==1.6×103kg/m3;
答:液体的密度是1.6×103kg/m3;
(3)木块的质量:m==0.12kg,
则木块的密度:ρ==0.6×103kg/m3,
因为ρ<ρ液,所以木块最终静止在液面上,
木块稳定时受到的浮力:F浮'=G=1.2N。
答:剪断细绳,木块稳定时处于静止状态,所受浮力是1.2N.
19.【答案】不计绳重和摩擦,使用动滑轮的拉力:F拉= (G+G动)= (6N+4N)=5N。
物体间力的作用是相互的,所以杠杆对动滑轮的拉力为:F'拉=F拉=5N。
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,
F拉'×OA=F×OB,
即:5N×OA=F×OB,
所以,F=2.5N。
答:F大小为2.5N。
20.【答案】(1)解: 由图可知,滑轮为动滑轮,拉力F作用在轴上,绳子拉力为F′=F=×40N=20N,
物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力、地面对A向左的摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以地面对A的摩擦力为f=F′=20N;
答:物体A与地面之间的摩擦力为20N;
(2)解:因为动力作用在轴心上,所以此时滑轮移动的速度是物体A移动速度的一半,即vF=vA=×0.2m/s=0.1m/s,
5s内拉力F移动的距离为:s=vFt=0.1m/s×5s=0.5m,
拉力F所做的功为:W=Fs=40N×0.5m=20J;
答:5s内拉力F所做的功为20J;
(3)解:绳子拉物体A的功率为:。
答:绳子拉物体A的功率为4W。
21.【答案】(1)解:由图示知,滑轮组承重绳子为3根,物体提高2m,绳端移动的距离s=3h=3×2m=6m
拉力F移动的速度
答:拉力F移动的速度为6m/s;
(2)解:不计绳重及摩擦时,拉力
答:拉力F大小为80N。
22.【答案】(1)解:地面受配重对其的压力,在配重从地面拉起的过程中,当配重不受绳子对其的拉力时,地面受到配重的压强最大,即当时,配重对地面的压强最大,为
答:求配重对地面的最大压强是;
(2)解:当配重在地面上保持静止状态时,它受到的绳子的拉力F为
其中为地面对配重的支持力,因为动滑轮上有2段绳子承担物重,因此杠杆A点受到的拉力为
根据杠杆的平衡条件得到
即
因为
所以
故有
即杠杆B端受到绳子的拉力是
当压力为85N时,物体受到的支持力也为85N,则在B点施加竖直向下的拉力为
当压力为60N时,物体受到的支持力也为60N,则在B点施加竖直向下的拉力为
因为
所以
解得
答:滑轮的重力是;
(3)解:对动滑轮受力分析可知,受到向上的拉力和向下的自身重力以及两股绳子对其的拉力,即
其中,滑轮下端两股绳子受到的拉力即为配重的重力,也就是
所以,杠杆A端受到绳子的拉力是
答:配重刚好离开地面时,杠杆A端受到绳子的拉力是
(4)解:当配重对地面的压强为1750Pa时,根据
可得,配重对地面的压力为
对配重受力分析可知,受到向上的拉力和支持力以及向下的自身重力,则绳子的拉力为
则杠杆A端受到绳子的拉力是
根据杠杆的平衡条件得到
又
所以
答:当配重对地面的压强为1750Pa时,人对绳子的拉力是。
23.【答案】(1)解:绳子端的速度,
拉力做功的功率P=Fv=240N×1m/s=240W。
(2)解: 吸卤桶和水的总重力G=mg=(5kg+65kg)×10N/kg=700N,
由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,
根据得到,动滑轮的重力G动=3F-G=3×240N-700N=20N,
若要匀速提升质量为95kg的卤水,总重力G'=m'g=(5kg+95kg)×10N/kg=1000N,
人对绳的拉力。
24.【答案】(1)解: 向下拉动绳子来提升货物,绳子的绕法如图所示:
(2)解: 由图知,,若忽略动滑轮重,不计绳重及摩擦,拉力:
(3)解: 若不可忽略动滑轮重,工人实际所用拉力,拉力,
则动滑轮的重力:
若重物再增加150N,
此时作用在绳自由端的拉力:
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