4.1.2简单机械-滑轮（难点练）（备作业）（解析版）

4.1.2简单机械-滑轮（难点练）一、单选题1．下列各种机械中，不省力的机械是（）A．钢丝钳B．动滑轮C．旗杆顶定滑轮D．斜面【答案】C【解析】A．钢丝钳属于省力杠杆，故A不符合题意；B．理想动滑轮可以省一半力，故B不符合题意；C．定滑轮可以改变力的方向，但不省力，故C符合题意；D．斜面属于省力机械，故D不符合题意。故选C。2．如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体．不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是A．20N B．25N C．30N D．35N【答案】D【解析】由图可知，物体与滑轮的总重由两股绳子承担，且两根绳子的拉力的方向不平行，所以2F＞G动滑轮+G物=10N+50N=60N，即F＞30N，故选项A、B、C不符合题意，D正确为答案．3．如图所示，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体的重力为G。在不计摩擦的情况下，将物体匀速向上提起时（）A．F1＜F2B．F2＝GC．F1的力臂为OAD．在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍【答案】D【解析】A．由图可知，在提升动滑轮的过程中，由力臂的定义可知，F1的力臂要小于F2的力臂，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越小，动力越大，即故A不符合题意；B．在不计摩擦的情况下，用F2提升物体时，动力臂是阻力的2倍，则故B不符合题意；C．由图可知，连接OA的直线与F1的力的作用线不垂直，根据力臂定义可知，OA不是F1的力臂，故C不符合题意；D．根据动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍，故D符合题意。故选D。4．如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮自身的重力及摩擦，则（）A．F1＝F2＞F3＝F4 B．F1＝F2＞F4＞F3C．F1＝F2＞F3＞F4 D．F1＞F2＞F3＞F4【答案】B【解析】a、b图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F1=F2=Gc图用的是动滑轮，能够省一半的力，故，d图用的是动滑轮，拉力与竖直方向有夹角，由于夹角越大，拉力越大，所以，所以F1=F2＞F4＞F3故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5．小李的质量为50kg，可以举起80kg的杠铃；小胖的质量为70kg，可以举起60kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是（）A．小李把小胖拉起 B．小胖把小李拉起 C．两个都拉不起 D．两个都拉起【答案】B【解析】小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样，但向下拉动定滑轮上的绳子的拉力与他们的胳膊的举力无关，对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小，由于装置是定滑轮，只改变力的方向，不能省力，所以绳子上的作用力最大只能等于重力较小的小李的重力，则绳子上的作用力小于小胖的重力，即小胖把小李拉起。故选B。6．如图所示中，杠杆平衡时为（）A． B． C． D．【答案】D【分析】先根据杠杆平衡条件分析A点受力情况，再根据动滑轮的原理分析拉力F大小；【解析】已知，则由杠杆平衡公式可得：左端动滑轮绳子段数为2，则倍数关系为2倍，可得：7．如下图所示，不计滑轮重，，，若表示弹簧秤上读数，为物体对地面的压力，则（）A．， B．，C．， D．，【答案】A【解析】【分析】研究弹簧测力计示数时，将滑轮看作动滑轮，研究G2对地面压力时，将滑轮当作定滑轮分析；【解析】研究弹簧测力计示数时，G2静止在地面上，G1重力为100N，动滑轮绳子段数为2，则弹簧测力计示数为2倍G1，F1为200N；研究G2对地面压力时，定滑轮只改变力的方向，不改变大小，故G2对地面压力为：.则F1=200N，F2=400N。【点睛】在研究不同物体时，注意分析滑轮的作用，同一个滑轮在不同情况下，既有可能为动滑轮也有可能为定滑轮。8．如图所示，甲物重5N，乙物重3N，甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重．则甲受到的合力和弹簧测力计的示数分别是A．0，3NB．0，5NC．2N，5ND．2N，3N【答案】A【解析】一根绳子上各处的拉力应相等，甲、乙均静止,即受力平衡，处于平衡状态的物体受到的合力为零；弹簧秤受到乙对它一个向左的拉力，这个拉力就等于乙的重力，弹簧秤的示数就等于这个拉力，即等于乙的重力3N，故选A．9．要把重轮推上台阶，分别在、、、四点施加作用力，力的方向如图所示，则最省力的作用点是A．点 B．点 C．点 D．点【答案】B【解析】【分析】根据杠杆平衡条件分析，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，越省力。【解析】将重轮推上台阶，阻力为轮的重力，阻力臂一定，当动力臂越长时，越省力；如图知，在b点施力时，动力臂通过圆心，此时的力臂最长，在a和b点施力时，力臂较短，由平衡条件知b点最省力。故选：B。10．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑．则F1与F2的大小关系是A．F1=F2B．F2<F1<2F2C．F1=2F2D．F1>2F2【答案】D【解析】如下图，设滑轮上下两根绳子的拉力为F，由图，B给A的摩擦力为f'，地面给A的摩擦力为f．根据滑轮特点，则F1=2F，F=f+f′．因B对A的摩擦力与A对B的摩擦力为相互作用力，所以A给B的摩擦力大小也等于f'，又因B静止，受平衡力，则F2=f'．综合以上分析可知：A．F1>F2，故A错误．BCD．F1=2F=2（f+f'）=2（f+F2）=2f+2F2，则F2<2F2<F1，故B、C错误，D正确．二、填空题11．定滑轮实质上是一个______杠杆，在图甲中，动力臂是______，阻力臂是______；动滑轮实质上是一个________________杠杆，在图乙中的动力臂是______，阻力臂是______．【答案】

等臂

OB

OA动力臂是阻力臂二倍的

ABAO【解析】轮实质上是一个等臂杠杆，两个力臂都是半径，在图甲中动力臂是OB，阻力臂是OA；动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，在图乙中动力臂是AB，阻力臂是AO．点睛：本题考查的是定、动滑轮的实质及其工作特点上的不同，通过对比可以加强记忆，难度不大．12．如图是我国古代护城河上安装使用的吊桥简图，图中。通过定滑轮改变__________，由图可知杠杆BC的支点是__________点，它属于__________（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。【答案】施力的方向C省力【解析】[1]图中使用了定滑轮A，不能省力，但可以改变力的方向。[2]由图可知吊桥绕着C点转动，所以护城河上安装的吊桥杠杆的支点在C点。[3]如下图，在匀速拉起吊桥时，由于它的动力臂L1大于阻力臂L2，所以属于一个省力杠杆。13．如图所示，物重G=30N，绳的一端拴在地面，拉力F使滑轮匀速上升．（1）若滑轮重不计，滑轮向上移动20cm，则拉力F=________N，物体上升________cm．（2）若滑轮重为2N，使物体上升20cm，则拉力F=________N，滑轮向上移动________cm．【答案】60406210【分析】（1）由图知，拉动滑轮时，拉力的大小是物重的2倍，但移动距离是物体移动距离的一半，所以使用这样使用动滑轮费力但可以省距离；

（2）若滑轮重为2N，由图知滑轮受到的拉力F等于物体重的二倍加上滑轮重，据此求拉力；再根据s=h求滑轮向上移动的高度．【解析】(1)由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮上移s=20cm时，物体上移的高度是物体上移的2倍，h=2s=2×20cm=40cm；若滑轮重不计，此时拉力应该是物重的2倍，即拉力大小F=2G=2×30N=60N；(2)若滑轮重G轮=2N，由图知，此时拉力：F=2G+G轮=2×30N+2N=62N；当物体上移h′=20cm时,滑轮(拉力)上移的高度是物体上移的,s′=h′=×20cm=10cm；14．如图，用100N的力拉着物体A以2m/s的速度在水平面匀速前进，若A受到的摩擦力是20N，则B受到的摩擦力是_____N，B物体的速度是_____m/s．【答案】40N4m/s【解析】物体A做匀速运动，受到的合力为零，而拉力F的方向向左，物体A受到的摩擦力fA和绳对A的拉力方向向右，∵F=100N，fA=20N，∴绳对A的拉力为：F拉A=F-fA=100N-20N=80N；用在绳子自由端的力为物体与地面之间的摩擦力，而动滑轮可以省一半的力，∴物体B受的摩擦力fB=F拉A=×80N=40N；而sB=2sA，vA=2m/s，∴物体B的速度是：vB=2vA=2×2m/s=4m/s。15．两个滑轮组合后匀速提升重20N的物体，如图所示，其中A是________滑轮；若不计摩擦和滑轮重，的大小为________N；要使重物上升1m，绳子自由端应拉下_________m。【答案】定10216．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，若在物体A上加一个水平向左的拉力F，使物体A沿桌面水平向左匀速直线运动，则所加拉力的大小为_____N（不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦）【答案】24【解析】[1]由题知，不计绳子和滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦，物体A水平向右运动时，物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力为F=GB=×4N=2N水平向左的摩擦力作用f，物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，由二力平衡条件得f=F=2N[2]物体A水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变、接触面粗糙程度不变，则物体A受到的摩擦力不变，所以物体A水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力f=2N；物体A水平向左做匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力F′、水平向右的拉力F=GB=×4N=2N水平向右的摩擦力f=2N，物体A处于平衡状态，由力的平衡条件得拉力F′=F+f=2N+2N=4N17．如图所示,一根不可伸缩的轻绳跨过定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的人拉住．设人的质量为60kg,吊椅的质量为10kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,要使人和吊椅一起匀速上升,人竖直向下拉绳的力等于_____N,人对吊椅的压力等于_____N．【答案】350250【分析】（1）使用定滑轮不能省力，但可以改变用力方向；使用动滑轮不能改变用力方向，但可以省一半的力；（2）对人进行受力分析，根据平衡力的条件求解处吊椅对人的支持力，然后根据作用力与反作用力的关系求出人对吊椅的压力．【解析】（1）已知人的质量为60kg，吊椅的质量为10kg，故总重应该为；对吊椅和人整体进行受力分析，受到竖直向下的重力、绳子竖直向上的两个拉力，在这三个力的共同作用下处于平衡状态，故，即F=350N；（2）对人单独进行受力分析可知，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和绳子的拉力，在这三个力的共同作用下处于平衡状态，故，即F=600N-350N=250N；故答案为350；250．【点睛】此题主要考查学生对受力分析的理解与掌握情况，会结合平衡状态的条件进行分析解答有关问题．18．为了探究小球静止在斜面上时，沿斜面向上的拉力F的大小与哪些因素有关，小红用两个所受重力G不同的光滑小球甲、乙和弹簧测力计等器材按图（a）、（b）进行实验，然后改变斜面与水平面的倾角继续实验，如图（c）、（d）所示。（G甲＜G乙，θ1＜θ2＜θ3，F1＜F2＜F3＜F4）①由图（a）、（b）及相关条件可得出的初步结论是：光滑小球静止在斜面上时，______，F越大。②由图8（b）、（c）、（d）及相关条件可得出的初步结论是：______。【答案】斜面与水平面的倾角相等时，小球所受重力G越大。光滑小球静止在斜面上时，小球所受重力G相等时，斜面与水平面的倾角越大，F越大。【解析】[1]由图（a）、（b）可知，倾角是相同的，由于G甲＜G乙，F1＜F2，所以可得出结论，当倾角相等时，小球所受重力G越大，F越大。[2]由于（b）、（c）、（d）的小球都是一样的，所以重力G相同，由题中条件可知，随着倾角变大，拉力F也在变大，由此可得：光滑小球静止在斜面上时，小球所受重力G相等时，斜面与水平面的倾角越大，F越大。三、计算题19．如图所示，弹簧测力计的示数是10牛，物体A的重力为50牛．在力F的作用下，物体A匀速移动了4米，所用的时间是10秒．求：（1）物体A受到的摩擦力f？（2）拉力F的大小？【答案】（1）20N；（2）10N；【解析】解：（1）如图所示，使用的是动滑轮，物体A受到的摩擦力f=2F=2×10N=20N；（2）由题知，物体做匀速运动，则拉力F等于弹簧秤的读数，即F=10N，20．如图所示，不计绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦阻力，用100牛的竖直向上拉力F通过滑轮拖着重为190牛的物体A做竖直向上移动，物体A运动时的s-t图像如图所示。求：(1)物体A运动10秒通过的路程s；(2)滑轮所受重力的大小G轮；【答案】(1)6m；(2)10N；【解析】(1)由图可知，物体A运动10秒通过的路程s为6m。(2)由可知答：(1)物体A运动10秒通过的路程s为6m；(2)滑轮所受重力的大小G轮为10N；21．如图所示，重为100牛的物体在水平方向上以0.2米/秒的速度做匀速直线运动，若绳子自由端所受拉力F为10牛，（不计绳与滑轮的摩擦），求：(1)物体所受的摩擦力f的大小(2)绳子自由端在10秒内移动的距离【答案】（1）20牛（2）4米【解析】(1)滑轮是动滑轮，不计滑轮自重和滑轮绳子间的摩擦，则拉力F=f，则物体A与地面间的滑动摩擦力：f=2F=2×10N=20N；(2)物体移动的速度0.2m/s，则绳子自由端移动速度为物体移动速度的2倍，为0.4m/s，所以绳子自由端在10秒内移动的距离为：s=vt=0.4m/s×10s=4m；答：(1)物体所受的摩擦力f的大小为20N；(2)绳子自由端在10秒内移动的距离为4m；四、实验题22．做物理实验要遵循实事求是的原则。芳芳同学按如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，记录的数据如下表：实验次数物重弹簧测力计的示数11.00.721.51.032.01.3通过分析数据，她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：（1）该实验中有______段绳承担动滑轮，弹簧测力计示数应为物重的______分之一，但出现了上表中这样结果的主要原因是______；（2）除上述原因之外，还应满足什么条件时，“使用动滑轮能省一半的力”______。【答案】2二动滑轮有重力不考虑绳子重力和绳子与滑轮间的摩擦力【解析】（1）[1][2][3]用动滑轮提升重物时，相当于两段绳子对动滑轮施加竖直向上的拉力，在忽略动滑轮和绳子重力以及绳子与滑轮间的摩擦力时，绳子自由端（弹簧测力计）拉力等于物体重力一半，即（2）[4]忽略绳子与滑轮间的摩擦力，匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于轮的直径时，才能有“使用动滑轮能省一半的力”。即23．小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，装置图如图所示。实验次数物重G/N测力计的示数F/N11.000.6521.500.9032.001.15（1）在探究定滑轮时，照图乙操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），其理由是___________。（2）在探究动滑轮时，照图丙操作，记录数据如上表，分析数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异，其原因是___________。【答案】变小测力计的重力动滑轮本身有重力【解析】（1）[1][2]测力计倒过来使用时，弹簧测力计受力情况是：受到向上绳子的拉力，受到向下的重力和手的向下拉力。这时测力计测量的是手向下的拉力，大小等于绳子自由端的拉力与测力计的重力之差。所以在匀速拉动时，根据二力平衡条件可知实验会造成测量值会小于钩码的重力。（2）[3]人在提升重物时把动滑轮也提起了，所以动滑轮本身的重力是存在差异的最主要原因；由于转轴之间有摩擦，绳也有一定重量，导致拉力大于物重G的一半。24．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10牛的物体匀速提起，滑轮的工作情况和实验数据如下表所示。实验序号123456789滑轮工作情况定滑轮动滑轮滑轮重力（牛）111123333拉力（牛）1010105.56.06.57.27.78.0（1）分析比较实验序号1、2和3可得出的初步结论是：使用定滑轮匀速提升重物时_____。（2）分析比较实验序号_____可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提升同一重物时，滑轮的重力越大，拉力越大。（3）分析比较实验序号6、7、8和9可以得到的结论是：_____。（4）依据实验序号4、5、6工作情况和实验数据，可推断使用动滑轮竖直向上匀速提升重物时拉力F与物重及滑轮重的关系表达式：F=_____。【答案】沿不同方向的拉力大小相同4、5和6使用相同动滑轮匀速提起同一重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大。（其他合理答案均可）(G1+G2)/2【解析】(1)[1]由表可知，1、2、3次实验使用定滑轮，提升同一重物，拉力方向改变，拉力大小不变，可得结论是：使用定滑轮匀速提升重物时沿不同方向的拉力大小相同。(2)[2]要得出“使用动滑轮匀速提升同一重物时，滑轮的重力越大，拉力越大”的结论，要控制提升动滑轮的拉力的方向不变，改变滑轮的重力。由表可知，4、5、6次实验符合条件。(3)[3]由表中6、7、8和9四次实验可看出，动滑轮重力相同，拉力越倾斜（拉力方向与竖直方向的夹角越大），拉力越大。所以可得结论：使用相同动滑轮匀速提起同一重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大。(4)[4]根据动滑轮特点有：F=。所以拉力F与物重及滑轮重的关系表达式应为：F=。25．小金在翻阅初二物理教材时发现“沿光滑斜面向上拉重桷所需的拉力F小于物体所受的重力G”，他为了深入的研究这个“沿斜面向上的拉力大小”，用两个重力不同的光滑小球和弹簧测力计等器材按图进行实验，每次实验时，他改变斜面与水平面的夹角θ，并保持拉力的方向始终沿斜面向上。他记录的数据知表一，表二所示。表一小球重力为3牛实验序号斜面与水平面的夹角θ测力计的示数（牛）130°1.5245°2.1353°2.4表二小球重力为5牛实验序号斜面与水平面的夹角θ测力计的示数（牛）137°3.0245°3.5360°4.3(1)[分析比较实驗序号1和2和3或4和5和6的测力计示数、斜面与水平面夹角，可得出的初步结论是：重力一定的小球静止在斜面时，它受到沿斜面向上的拉力____重力。（选填“小于等于”或“大于”）(2)[分析比较实验序号_的测力计示数、斜面与水平面夹角，可得出初步结论是：当斜面与水平面的夹角θ—定时，___，使小球静止的沿斜面向上的拉力大。(3)[小金发现：当斜面与水平面的夹角θ—定时，使小球静止的沿斜面向上的拉力与重力的比值是相等的。为了验证这一发现，他们添加了一些器材继续实验。他们设计了表三用以记录相关数据，请你完成表三中空缺的栏目。表三θ=30°实验序号_______测力计的示数（牛）7______/8________/9________/【答案】小于2和5小球的重力(N)456【解析】(1)[1]分析表一或表二的数据，比较实验序号1、2和3或4、5和6的测力计示数、斜面与水平面夹角的关系可得，重力一定的小球静止在斜面时，它受到沿斜面向上的拉力随斜面与水平面的夹角θ增加而增大；(2)[2]斜面与水平面的夹角θ一定时，则只有实验序号2、5符合要求，并且重力越大，拉力也越大，故选择序号2和5；(3)[3][4][5][6]由于斜面与水平面的夹角不变，故表三：夹角θ为30°；小球的重力不同，可以选择4N、5N、6N。26．为了探究动滑轮的使用特点，某小组同学用如图所示的装置进行实验，每次用测力计匀速提升钩码．（滑轮摩擦力不计）钩码重力为G，拉力为F，钩码移动的距离为L，绳子自由端移动的距离为s．实验数据记录在表格中．为了进一步研究，他们计算了每次实验中物体所受重力的变化量△G与对应拉力的变化量△F，记录在表格的最后两列中．（1）分析比较表中第二列与第三列中的数据及图中相关条件可得出动滑轮的使用特点：使用动滑轮匀速提升物体时，____________________________________________．（2）分析比较表中第四列与第五列中的数据及相关条件，可得出初步结论：使用动滑轮匀速提升物体时，____________________________________________．（3）由表中数据可计算出滑轮自身重力为________牛．（4）进一步分析比较表中最后两列的数据可得出初步结论:_________________________．（5）为了得到普遍的物理规律，小组同学还将选用___________继续进行实验．A提起更多不同重力的重物．B提起重物通过不同的距离，C选用不同重力的滑轮．【答案】可以省力费距离0.4N成正比选用不同重力的滑轮【分析】使用动滑轮：①省力的特点是拉力小于被提升的物重，根据表中第二列第三列的数据得出结论；费距离的特点是绳自由端移动的距离大于物体上升的距离，可根据表中第四列第五列得出结论；②利用有用功与额外功之和等于总功进行计算；③分析表中△F与△的数据，得出正比例关系；④为寻求普遍规律，都需进行多次试验．【解析】（1）分析表中第二列与第三列中的数据可知，动滑轮的重力相同，被提升的物重越大，拉力F越大，且拉力F小于物重，使用动滑轮可以省力；（2）分析比较表中第四列与第五列中