内容正文:
11.2滑轮练习
一.选择题
1.在图所示的装置中,每个滑轮重4N,物体G1重100N,物体G2重10N。此时G2恰能匀速下降。若在G1上加一水平向左的拉力,使G1匀速向左运动,则拉力F为( )(忽略绳重及摩擦)
A.5N B.7N
C.14N D.114N
2.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为70N的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是( )
A.30N B.35N
C.40N D.45N
3.如图所示,取两根光滑木棍,将绳子的一端系在其中一根棍上,再按图示的绕法依次绕过两根木棍,缓慢拉动绳子,两根棍靠拢。若想用更小的力也能让木棍靠拢,则下列说法中可行的是( )
A.将木棍的表面变得粗糙些
B.将绳子在木棍上多绕几圈
C.沿竖直方向匀速拉动绳子
D.缩短木棍的长度,使其质量变小
4.如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200N,并向上移动4m
B.F甲=200N,并向上移动2m
C.F乙=200N,并向上移动1m
D.F乙=400N,并向上移动1m
5.如图所示,每个滑轮自重相等,不计绳重和轮、轴间摩擦,分别用甲、乙两个滑轮组匀速向上提升重物G1、G2时,甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等。已知G1=60N,G2=38N,则每个滑轮的重为( )
A.3N B.6N
C.1N D.22N
6.如图所示,吊篮的重力为400N,动滑轮总重力为50N,定滑轮总重力为40N,人的重力为600N,不计绳重与摩擦,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力( )
A.210N B.218N
C.220N D.236N
二.填空题
7.将物体A、B置于如图所示的装置中,物体A恰能向右匀速直线运动。已知物体A重5N,物体B重4N,则物体A受到水平桌面的摩擦力是_____ N,若对物体A施加一个水平向左的拉力F,刚好使物体A在原来的水平面上匀速向左运动,则所加拉力的大小为_____ N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
8.小明以如图所示的方式拉动重物G,重物在大小为200N的拉力F作用下沿竖直方向匀速向上运动,则物体的重力为________ N;重物上升的高度h为5m,则滑轮移动的距离为________ m。(不计绳和滑轮的重力及摩擦)
第8题 第9题 第10题
9.如图所示,所受重力为60N的物体A在大小为10N的拉力F作用下,以1m/s的速度在水平地面上匀速运动了6s,不计绳子、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦,在6s内绳子自由端移动的距离为_______ m,物体A与水平地面间的摩擦力为_______ N。
10.如图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,这是运用了 _______ (选填“斜面”或“轮轴”);螺丝钉是一种简单机械,螺丝钉上螺纹的展开长度相当于 _______ (选填“斜面”或“轮轴”),螺纹密一些的螺丝钉拧起来更 _______ (选填“省力”或“费力”)。
11.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。
第11题 第12题
12.高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触,如图为输电线的牵引闲置,钢绳通过滑轮组挂多个相同的坠砣,其中定滑轮的作用是 ___________ ,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,若要使输电线A端受到的拉力大小为1×104N,则坠砣受到的总重力为 _________ N,若某段时间内输电线A端向右移动了10cm,则坠砣上升了 ________ m。(不考虑钢绳的热胀冷缩)
三.实验探究题
13.在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中,小明用同一个滑轮做了4次实验,前2次分别按图甲、乙所示装置进行,后2次按图丙所示装置进行,并将测得的数据记录在表格中。(不计绳重及摩擦)
实验序号
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
1
1
20
1
20
2
2
20
2
20
3
1
20
0.7
40
4
2
20
1.2
40
(1)分析前2次的实验数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮不能省力,但可以改变_________ 。
(2)进行图丙所示的实验时,应沿_______ 方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为___________ ,如果不更换动滑轮,为了使测出的拉力接近物重的一半,请提出一条合理的建议____________ 。
(3)用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动,拉力的大小将_______ (变大/不变/变小)。
四.计算题
14.用如图所示滑轮组匀速提升重为380N的物体,物体上升的速度为0.5m/s,人对绳的拉力为140N,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:
(1)匀速拉动2s,绳子自由端移动的距离;
(2)动滑轮重力;
(3)若人的质量为60kg,绳子能承受的最大拉力为700N,该人用此滑轮组能提升物体的最大重力。
11.2滑轮练习
参考答案与试题解析
一.选择题
1.【解答】解:由图可知,连接动滑轮的绳子段数为n=2,
当G2恰能匀速下降时,忽略绳重及摩擦,由公式F可得,绳子的拉力为:F17N,
此时G1匀速向右运动,由二力平衡可得,物体G1受到的摩擦力大小为:f=F1=7N,
当拉力F使G1匀速向左运动,由力的合成可知,拉力F为:F=f+F1=7N+7N=14N,故ABD错误,C正确。
故选:C。
2.【解答】解:
动滑轮之所以能省一半的力,是因为其相当于杠杆的变形,轮的直径相当于动力臂,轮的半径相当于阻力臂,这样动力臂是阻力臂的二倍,自然就能省一半的力。而这一关系成立的前提条件是:必须竖直向上拉绳子。
不计绳重和摩擦,重物和动滑轮的总重由2段绳子承担,
当沿竖直方向拉动时,拉力F(G物+G动)(70N+10N)=40N;
图中斜向上拉绳子时,动力臂会减小,自然动力就会增大了,因此所用拉力变大,但还是能够省力,所以,拉力F范围是40N<F<70N。
故选:D。
3.【解答】解:
将绳子的一头系在一棍上,然后如图所示,在棍子的中部绕几圈,它的实质是一个滑轮组,根据滑轮组的特点可知,滑轮组有几段绳子,绳端的拉力就是作用在棍上拉力的几分之一,滑轮组上绳子的段数越多越省力,所以想用更小的力也能让木棍靠拢,可以将绳子在木棍上多绕几圈,故B正确。
故选:B。
4.【解答】解:AB、图甲是动滑轮,可以省一半的力,
所以F甲G物200N=100N,
拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m,故AB错误;
CD、图乙也是动滑轮,但是拉力作用于轴上,根据滑轮受力平衡,可知F乙=2G=400N;
拉力端移动的距离为s'h2m=1m,故C错误,D正确。
故选:D。
5.【解答】解:由图可知,n甲=3,n乙=2;不计绳重和轮、轴间摩擦,且每个滑轮自重相等,
则F甲(G1+G动)(60N+G动),
F乙(G2+G动)(38N+G动),
因甲、乙滑轮组绳端的拉力F恰好相等,即(60N+G动)(38N+G动),
解得:G动=6N,故ACD错误,B正确。
故选:B。
6.【解答】解:将人、吊篮、动滑轮看做一个整体,整体处于静止状态,受力平衡,由图可知有5段绳子承担总重力,
所以人的拉力F(400N+50N+600N)=210N。
故选:A。
二.填空题
7.【解答】解:不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦。
(1)图中使用的是一动一定的滑轮组,n=2,物体B对绳子的拉力为:
物体A向右匀速直线运动,水平方向上受到向右的拉力(等于F绳)和向左的摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力为f=F绳=2N;
(2)当物体A向左匀速运动时,因为压力和接触面粗糙程度不变,摩擦力大小不变,仍为2N,但方向向右;水平方向上受到三个力的作用:向左的拉力F、向右的摩擦力f和向右的拉力F绳,此时拉力的大小为F=f+F绳=2N+2N=4N。
故答案为:2;4。
8.【解答】解:由图可知,拉力作用在动滑轮的轴上,不计绳和滑轮的重力及摩擦,滑轮匀速上升时受力平衡,同一根绳子拉力等于物重G,两段绳子向下拉滑轮,故F=2G,即物体的重力为;
因绳子不可伸长,重物上升高度h是滑轮移动距离s的2倍,即h=2s,则滑轮移动的距离为:。
故答案为:100;2.5。
9.【解答】解:如图所示,所受重力为60N的物体A在大小为10N的拉力F作用下,以1m/s的速度在水平地面上匀速运动了6s,由图可知,滑轮组承担物体与地面摩擦力的绳子段数n=2,
物体移动的距离为s物=v物t=1m/s×6s=6m;
绳子自由端移动的距离为s绳=ns物=2×6m=12m,
不计滑轮、绳重和摩擦,动滑轮对物体的拉力由2段绳子共同承担,因此f=nF=2×10N=20N。
故答案为:12;20。
10.【解答】解:(1)螺丝刀拧螺丝时使用的是轮轴,轮轴是一种省力机械,支点在轴,螺丝刀手柄越粗动力臂越大越省力;
(2)螺丝刀是一种简单机械,螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面;螺丝钉螺纹密、螺线长,相当于斜面较长。因为斜面高度一定时,斜面越长,使用起来越省力。
故答案为:粗;轮轴;斜面;省力。
11.【解答】解:在弹性限度内,弹簧“伸长的长度”Δx与所受拉力F成正比,弹簧拉力为300N时,弹簧伸长的长度为Δx;
由图甲可知,n=2,拉环向下移动的距离为h30cm;
由图可知,弹簧最大拉力为400N,在滑轮或滑轮组中,同一根绳子的内部拉力相等,动滑轮向上受2个力,向下受1个力,受三力平衡;动滑轮上左右两侧绳子各400N,故向上的力为F上=400N+400N=800N,故向下受的力也是800N,滑轮自重20N,所以拉环受到的最大拉力为F拉环=800N﹣20N=780N;
绳a的拉力等于定滑轮重与两段绳子拉力之和,即Fa=G定+2F=20N+2×400=820N。
故答案为:30;780;820。
12.【解答】解:定滑轮既不省力,也不费距离,但可以改变力的方向。
动滑轮受到1×104N向右的拉力以及向左两个相等的绳子拉力,三个力平衡,而绳子拉力等于坠砣的重力,所以G5000N。
坠砣连接的相当于自由端,A端相当于连接物体端,故坠砣移动距离是A端移动距离的n倍,n为绳子段数,且n=2,故坠砣上升的距离为h=2sA=2×10cm=20cm=0.2m。
故答案为:改变力的方向;5000;0.2。
三.实验探究题
13.【解答】解:(1)分析前2次实验数据,钩码重力增大,拉力也增大,且拉力总等于钩码重力,所以可以得出:使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向。
(2)用图丙进行实验时,图丙是动滑轮,为了便于准确测量拉力大小,最好沿着竖直向上方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次的数据时发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,是因为动滑轮自身受到重力,拉力等于物重加动滑轮重的一半,为了使测出的拉力接近物重的一半,根据2F=G+G动,当G增大时,F会更接近,所以可以提升重力更大的物体。
(3)利用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右偏转一定角度匀速拉动,此时拉力的力臂变小,根据杠杆平衡原理,拉力的大小将变大。
故答案为:(1)力的方向;
(2)竖直;动滑轮有重力;提升更重的物体;
(3)变大。
四.计算题
14.【解答】解:(1)物体上升的高度:h=vt=0.5m/s×2s=1m,
由图知,承担物重的绳子股数n=3,
绳子自由端移动的距离:s=nh=3×1m=3m;
(2)不计绳重和摩擦,拉力F(G+G动),则动滑轮重力:
G动=nF﹣G=3×140N﹣380N=40N;
(3)人的重力:G人=m人g=60kg×10N/kg=600N,
绳子能承受的最大拉力为700N,
所以人能施加的最大拉力:F最大=G人=600N,否则人会被绳子拉起来;
不计绳重和摩擦,最大拉力F最大(G最大+G动),则提升物体的最大重力:
G最大=nF最大﹣G动=3×600N﹣40N=1760N。
答:(1)匀速拉动2s,绳子自由端移动的距离为3m;
(2)动滑轮重力为40N;
(3)若人的质量为60kg,绳子能承受的最大拉力为700N,该人用此滑轮组能提升物体的最大重力为1760N。
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