考点10滑轮（解析版）

考点10滑轮一.定滑轮：1.定义：使用时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮（如图所示）。2.定滑轮的使用特点：使用定滑轮时不能省力，但可以改变用力的方向，它实质是一个等臂杠杆。二.动滑轮：1.定义：使用时，轴随物体一起移动的滑轮称为动滑轮。（如图所示）。2.动滑轮的使用特点：①能省力：其拉力F=1/2（G物+G轮）,实质为动力臂是阻力臂两倍的杠杆。②费距离：拉力移动的距离S为物体升高距离h的2倍，S=2h。③不能改变力的方向。例1、（2022•上海中考）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为20牛的物体A，滑轮处于静止状态，相当于一个_________杠杆，力F的大小为_________牛，此时物体A所受到的合力大小为_________牛。（不计滑轮重）【答案】省力；10；0。【解析】解：（1）由图知，该滑轮是动滑轮，其本质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆；（2）滑轮处于静止状态时不计滑轮重，拉力F=12G=12（3）物体静止时，受平衡力作用，即物体A所受到的合力大小为0牛。故答案为：省力；10；0。例2、（2017•上海中考）如图（a）、（b）所示，分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体，图_________中的滑轮可以看作省力杠杆；图（a）中，若不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为_________牛，物体受到合力的大小为_________牛。【答案】（b）；10；0。【解析】解：（1）a是定滑轮，本质是等臂杠杆；b是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆；（2）使用定滑轮不省力也不费力，若不计摩擦和滑轮重力，则F1＝G＝10N；匀速提升物体，则a图中物体受到的重力和拉力是一对平衡力，其合力的大小为0牛。故答案为：（b）；10；0。例3、如图所示，物体A重力为20牛，在力F作用下，以0.5米/秒的速度在水平面上作匀速直线运动，弹簧秤示数为2牛，若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦，则F＝_________牛，物体A所受摩擦力f＝_____牛，绳子自由端移动的速度为________米/秒。AFAF【答案】1；2；1。【解析】解：弹簧测力计的示数为2牛，当F通过滑轮拉动物体时，此时的滑轮对弹簧测力计来说相当于是一个动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦，则F=12×2N＝1N；弹簧测力计拉动物体A的力为2牛，物体A在水平面上做匀速直线运动，此时的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，所以地面对物体的摩擦力f＝2牛；绳子自由端移动的速度是物体运动的速度的2倍，所以绳子自由端移动的速度为故答案为：1；2；1。一．选择题（共8小题）1．如图所示，定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，右端的绳子自由端分别沿三个方向用力匀速拉起钩码，力的大小分别为F1、F2、F3，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）FF2F1F3A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．三个力一样大【答案】D【解析】解：由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，忽略绳子与滑轮的摩擦，所以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ABC错误，故D正确。故选：D。2．学校升国旗的旗杆顶上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。对这滑轮的说法，正确的是（）A．这是一个动滑轮，可省力 B．这是一个定滑轮，可省力 C．这是一个动滑轮，可改变力的方向 D．这是一个定滑轮，可改变力的方向【答案】D【解析】解：因为滑轮的轮轴固定在旗杆上，所以该滑轮是个定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变拉力的方向；故选：D。3．如图所示是滑轮的两种用法，下列说法中正确的是（）A．甲是定滑轮，使用时可以省力 B．甲是动滑轮，使用时不能省力 C．乙是定滑轮，使用时不能省力 D．乙是动滑轮，使用时可以省力【答案】D【解析】解：由图知，在使用滑轮时，甲滑轮的轴固定不动，是定滑轮，定滑轮不省力，但能改变力的方向；乙滑轮的轴与物体一起移动，是动滑轮，动滑轮可以省一半的力，但不能改变力的方向。故选：D。4．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起同一重物。若不计滑轮重与摩擦，则（）A．F1＝F2＞F3 B．F1＜F2＝F3 C．F1＝F2＝F3 D．F3＝F1＜F2【答案】A【解析】解：不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下；左边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F1＝G，F2＝G，右边的滑轮是动滑轮，能够省一半的力，故F3=12所以，F1＝F2＞F3。故选：A。5．小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时。忽略绳子与滑轮的摩擦，关于三力的大小，下列说法正确的是（）A．F1最小 B．F2最小 C．F3最小 D．一样大【答案】D【解析】解：由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，因为物体A匀速运动，所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误；D正确。故选：D。6．如图所示，用大小相同的力F匀速提起两个物体，若不计滑轮重及摩擦，则两物体所受重力的大小关系是（）A．G1＝2G2 B．G1=12G2 C．G1＝4G2 D．G1=【答案】B【解析】解：用大小相同的力F匀速提起两个物体，左图使用的是定滑轮，不计滑轮重及摩擦，拉力F＝G1；右图使用的是动滑轮，不计滑轮重及摩擦，拉力F=12G可得：G1=12G故选：B。7．如图所示，用6牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.4米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（）A．G＝3牛、s＝0.2米 B．G＝3牛、s＝0.8米 C．G＝12牛、s＝0.4米 D．G＝12牛、s＝0.8米【答案】D【解析】解：由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为s＝0.4m×2＝0.8m；不计滑轮自重及摩擦，则F=12G，G＝2F＝2×6N＝故ABC错误，D正确。故选：D。8．如图所示装置，绳子的一端拴着弹簧秤接地，绳子的另一端挂着物体G．当用力F匀速提起滑轮（滑轮和绳子的重力及摩擦不计），弹簧秤示数为10牛，则物体重力G与力F的大小应为（）A．G＝10牛，F＝10牛 B．G＝10牛，F＝20牛 C．G＝5牛，F＝5牛 D．G＝20牛，F＝10牛【答案】B【解析】解：本题是动滑轮的特殊使用方式，物体的重力等于弹簧测力计的拉力即G＝10N；滑轮和绳重的重力及摩擦不计，则力F＝2G＝20N。故选：B。二．填空题（共10小题）9．如图所示，在每周一学校的升旗仪式上，当升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升，这是由于旗杆顶部有一个_________滑轮，使用该滑轮的好处：它能改变_________，但_________（填“能”或“不能”）省力。【答案】定；力的方向；不能。【解析】解：根据生活经验可知：旗杆顶部的定滑轮只能改变力的方向，而不能省力。故答案为：定；力的方向；不能。10．如图所示的滑轮，可以把它看作_________杠杆时，其支点在_________（选填“A”、“B”或“C”）点。【答案】省力；A。【解析】解：如图，滑轮随提升的物体一起运动，所以该滑轮属于动滑轮，是省力杠杆；由图可知，在提升物体的过程中，绕着A点转动，则A是支点。故答案为：省力；A。11．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示。在拉起吊桥过程中，滑轮C属于_________（选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为_________（选填“A”、“B”或“C”）点的_________（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。【答案】定；B；省力。【解析】解：在拉起吊桥过程中，滑轮组C的轴固定不动，为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力；由图可知，在拉起吊桥过程中，吊桥绕着B点转动，所以护城河上安装的吊桥的支点是B点；拉起吊桥是克服吊桥的重力，此时动力臂大于阻力臂，所以吊桥是省力杠杆。故答案为：定；B；省力。12．如图所示，用甲、乙两个轻质滑轮分别匀速提起相同质量的物体，能省力的是_______滑轮（选填“甲”或“乙”）；甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为_________；A、B、C三根绳子中，所受最大的拉力与最小的拉力之比为_________。（不计绳重和摩擦）【答案】乙； 1：1； 4：1。【解析】解：（1）甲滑轮的轴固定不动，为定滑轮，其实质是等臂杠杆，甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为1：1，不能省力；乙滑轮随物体一起运动，为动滑轮，其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，可以省一半的力；（2）用甲、乙两个轻质滑轮分别匀速提起相同质量的物体，物体的重力相同，设都为G。不计绳重和摩擦，甲乙为轻质滑轮，质量不计，甲滑轮为定滑轮，拉力F1＝G；乙滑轮为动滑轮，拉力F2=12则，A绳子拉力FA＝F1＝G，B绳子拉力FB＝2F1＝2G，C绳子拉力FC＝F2=12A、B、C三根绳子中，所受最大的拉力与最小的拉力之比：FB：FC＝2G：12G＝4：1故答案为：乙；1：1；4：1。13．图所示装置中所用的机械为_________滑轮。当用力F拉动木块A在水平地面上匀速直线滑动时，木块与地面间的摩擦属于_________摩擦（选填“滑动”或“滚动”）；不计滑轮与绳间的摩擦，若拉力F的大小为5牛，则木块A受到地面的摩擦力大小为_________牛。【答案】定；滑动；5。【解析】解：（1）图示装置所用滑轮的轴固定不动，则为定滑轮；（2）因为木块A在水平地面上匀速直线滑动，所以木块与地面间的摩擦是滑动摩擦力。（3）不计滑轮与绳间的摩擦，因为滑轮是定滑轮，不省力，所以拉力F为5牛，则木块A受到绳子的拉力也为5牛，又因为木块A是在水平地面上做匀速直线滑动，所以木块A受到拉力和摩擦力是一对平衡力，则大小为5牛。故答案为：定；滑动；5。14．如图所示，物体A以2厘米/秒的速度，在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F＝_________牛，物体A受到的摩擦力f＝_________牛，2秒内拉力F走过的距离_________米。（不计轮、绳重、摩擦）【答案】3； 6； 0.08。【解析】解：（1）水平拉力F与弹簧测力计的示数相等，则拉力F＝3N；（2）动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，摩擦力f＝2F＝2×3N＝6N；（3）由v=st得物体sA＝vt＝2cm/s×2s＝4cm，绳子自由端移动的距离：s＝2sA＝2×4cm＝8cm＝0.08。故答案为：3；6；0.08。15．如图所示，拉力F1和F2分别经过滑轮A和B使物体沿水平方向做匀速直线运动，若物体与水平面间的滑动摩擦力大小约为5牛，则F1的大小为_________牛，F2的大小为_________牛，如果F2水平移动2米，则物体移动_________米。【答案】5； 2.5； 1。【解析】解：由图知，A为定滑轮，所以F1＝f＝5N；B为动滑轮，所以F2=12f=12绳端移动距离应为物体移动距离的2倍，所以s物=12×2m故答案为：5；2.5；1。16．如图所示，利用轻质_________滑轮A（填“定”或“动”）匀速提升重物G。当重物匀速上升的速度为1米/秒时，拉力为10牛，则重物的重力为_________牛；若以2米/秒的速度匀速提升此重物，则拉力为_________牛。【答案】：动；20；10。【解析】解：由图可知，滑轮A的轴随物体一起运动，故滑轮A是动滑轮；根据F=12G可知，G＝2F＝2×10N＝当重物匀速上升的速度为1m/s时，拉力为10N，若以2m/s的速度匀速提升此重物，此时仍然处于平衡状态，故拉力不变，即拉力为10N。故答案为：动；20；10。17．如图所示，物体A在水平桌面上做匀速直线运动，G＝20N，若不计轮和绳重、绳与轮之间的摩擦，则A与水平桌面间的滑动摩擦力是_________N，弹簧秤的示数是_________N。【答案】10；10。【解析】解：由于重物重力为G＝20N，承担总重的绳子有2段，不计轮和绳重、绳与轮之间的摩擦，则直接拉物体A的力为F=12G=12×20N＝10N，由于物体A做匀速直线运动，水平方向上受力平衡，故A所受摩擦力为f＝F故答案为：10；10。18．小华同学研究动滑轮的使用特点，他们先用弹簧测力计如图（a）所示匀速提升重物，再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙（G甲＜G乙＜G丙）竖直向上匀速提升同一重物，如图（b）、（c）、（d）．请仔细观察图中的操作和弹簧测力计的示数，然后归纳得出结论。（1）分析比较图（a）与（b）或（a）与（c）或（a）与（d）可得：_________________；（2）分析比较图（b）与（c）与（d）可得：________________________。【答案】（1）匀速提升同一重物时，使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向；（2）使用动滑轮匀速提升同一重物时，滑轮重力越大，所用的拉力越大。【解析】解：根据图中弹簧测力计的示数，可以得出结论：（1）匀速提升同一重物时，使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向；（2）使用动滑轮匀速提升同一重物时，滑轮重力越大，所用的拉力越大。故答案为：（1）匀速提升同一重物时，使用动滑轮可以省力，但不能改变用力方向；（2）使用动滑轮匀速提升同一重物时，滑轮重力越大，所用的拉力越大。三．综合题（共3小题）19．小明同学使用如图（a）所示的装置，匀速提升重为100牛的货物，货物的s﹣t图像如图（b）所示。若不计摩擦，求：（1）货物上升的速度v的大小。（2）小明同学对绳的拉力F的大小。（3）6秒内小明同学对货物做的功W。【解析】解：（1）由图可知，货物上升的速度v=st（2）由图可知，该滑轮为定滑轮，使用定滑轮不省力，即小明同学对绳子的拉力F＝G＝100N。（3）由图可知，小明6s内把重物提升4.8m，则6秒内小明同学对货物做的功W＝Fs＝100N×4.8m＝480J。答：（1）货物上升的速度为0.8m/s。（2）小明同学对绳的拉力为100N。（3）6秒内小明同学对货物做的功为480J。20．为了探究滑轮在不同工作情况时的使用特点，某小组同学利用不同的滑轮将重为20牛的物体匀速提起，滑轮的工作情况和实验数据