九年级物理专项作业02 滑轮与滑轮组（巩固培优）解析版

限时练习：50min完成时间：一月一日天气:

作业02滑轮与滑轮组

一、滑轮的基本类型

定滑轮：工作时，轴固定不动的滑轮。

定滑轮的特点：不能省力，但可以改变施力的方向。

动滑轮：工作时，轴随被拉动的物体一起运动的滑轮。

动滑轮的特点：最多省一半的力，但不改变施力的方向，且要费一倍的距离。

滑轮组：将定滑轮与动滑轮组合起来。

滑轮组的特点：既能省力，又可以改变施力的方向，但省力的同时也要费距离.

二、滑轮（组）的解题步骤

首先确定省力倍数，滑轮组的省力倍数由吊起动滑轮的绳子段数n决定，动滑轮被几段绳吊起，拉力即为

物重的L同时绳端拉动的距离是物体移动距离的n倍。

n

对于横放的滑轮组，拉动时需要克服的是物体的阻力。

特殊情况下，也可以改变力作用的位置，通过费力来省距离。

三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型

1巩固提升练

1.如图所示，下列关于定滑轮、动滑轮的说法中惜送的是（）

i

eg

甲乙

1/20

A.使用定滑轮不能省力，但可以改变施力的方向

B.使用动滑轮最多能省一半力，还能改变施力的方向

C.定滑轮实质上是一个等臂杠杆

D.动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆

【答案】B

【详解】AC定滑轮本质是等臂杠杆，使用定滑轮虽然不省力，但可以改变力的方向，故AC正确，不符

合题意；

BD,动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故B错误，符合题意;

D正确，不符合题意。

故选B。

2.如图所示，利用两只滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，最省力的滑轮组合是（）

0

^

0

C.D.

L

【答案】C

【详解】利用两只滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，设重物的重力为G。A图由2

段绳子承担物重，所以尸=gG,B图是两个定滑轮，所以F=G,C图由3段绳子承担物重，所以々（G,

D图由2段绳子承担物重，所以所以最省力的是C组合。故C符合题意，ABD不符合题意。

故选Co

3.如图所示，利用同一个滑轮分别按照不同方式拉着同一个物体，在竖直方向匀速上升，所用拉力分别为

B、后、闩，不计滑轮重和绳与滑轮间的摩擦，卜列说法正确的是（）

2/20

A.B最大D.B最大

【答案】B

【详解】由图可知，不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦，第一个图是利用定滑轮拉着物体，根据定滑轮的

特点：使用定滑轮不省力，但能改变力的方向，即E=G；

第二个图是利用动滑轮拉着物体，根据动滑轮的特点：动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动

滑轮能省一半力，但费距离，即6=3G；

第三个图是动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即6=2G,则所用拉力最小的为巳，a

最大，故B正确，ACD错误。

故选Bo

4.某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N,下列说法中错误的是（）

A.该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向

B.若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N

C.若将重物提升3cm,则绳子自由端需要移动9cm

D.实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于ION

【答案】A

【详解】A.由题可知，三段绳子直接与动滑轮相连，拉力尸向上，说明拉力方向与重物被提升的方向相同,

因此该滑轮组可以省力，但不能改变拉力的方向，故A错误，符合题意：

B.不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦时，拉力/与物重G的关系为尸=g,其中〃=3,所以拉力

〃

F=G=3ON=ION

n3

即要提起重物，拉力至少为10N,故B正确，不符合题意;

C"吏用滑轮组时,绳子自由端移动的距离s与重物上升的高度h的关系为户〃儿将重物提升3cm,即斤3cm.

3/20

〃=3,所以绳子自由端需要移动的距离s=3x女m=9cm

故C正确，不符合题意；

D.实验中，存在绳重、滑轮重以及滑轮与绳子之间的摩擦，这些都会导致拉力增大，因此匀速提升物体时,

所用拉力会大于不考虑这些因素时的10N,故D正确，不符合题意。

故选Ao

5.如图是铁路输电线的牵引装置原理图，采用坠坨牵引来自动补偿输电线的张紧，以此保障列车电极与输

电线的接触。钢绳通过滑轮组悬挂配重为6000N的坠泥，输电线的一端P点与B滑轮相连。若某段时间坠

泥竖直下降了l（）cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。下列说法正确的是（）

1公鳍一:>输电线

~P

AB

酎能

A.B滑轮是定滑轮

B.A滑轮是动滑轮

C.输电线夕点向右移动了5cm

D.输电线对B滑轮的拉力为12000N

【答案】D

【详解】AB.由图可知，滑轮组中，B滑轮随输电线一起移动，为动滑轮，且动滑轮上的绳子段数〃=2；A

滑轮的轴位置不变，为定滑轮，故AB错误；

C.坠佗竖直卜降时，钢绳拉着动滑轮B向左移动，带动输电线向左移动，根据呢-“S线可得，输电线产端

向左移动的距离S混=[s能=；x10cm=5cm

故C错误：

D.不计滑轮和钢绳自重、摩擦，钢绳的拉力等于坠泥的重力，即尸uG^uGOOON

根据尸=：/可得，输电线对B滑轮的拉力。=〃/=2x6000N=12000N

故D正确。

故选Do

6.如图，物体4、8的重分别为50N、20N,动滑轮重为1ON,此时物体A在水平面上向右以lm/s做匀速

直线运动（绳子和滑轮间的摩擦不计），则下列说法正确的是（）

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A.A物体所受摩擦力方向水平向左，大小为10N

B.B物体下落速度为0.5m/s

C.若用力少向左拉物体A,使A向左做匀速直线运动，所需力的大小为15N

D.若用b=15N的力向左拉物体A,可以使物体A向左做加速直线运动

【答案】B

【详解】A.由图知，动滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳子对B的拉力

+G动）=；x（20N+10N）=15N

由物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为吊三产/=15N

此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为尸产/=15N,故A错误；

B.由动可知，B物体下落速度为％=丫动=g"=；xlm/s=0.5m/s,故B正确；

CD.当物体A向左运动时，，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的摩

擦力不变，方向向右，要使物体A向左做匀速直线运动，则向左拉物体A的力户/五/=15N+15N=30N

要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力尸＞30N,故CD错误。

故选B。

7.用如图所示的滑轮组将150N的重物匀速提升2m,做的额外功为60J。（不计绳重和摩擦），绳了•自由端

移动的距离为m,动滑轮的重力为N,绳子自由端的拉力为No

【答案】63060

【详解】［1］动滑轮上绳子股数片3,物体上升高度〃=2m,绳子自由端移动距离s=〃〃=3x2m=6m

［2］额外功匕,二60］，不计绳重:和摩擦时，额外功等于克服动滑轮重力做的功所以动滑轮的重:力

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为%号嘿=30N

［3］总功%=%+%，有用功%=Gh=l50Nx2m=300J

总功大小为%=%+%=300J+60J=360J

由％=4可得F=^=&i=60N

s6m

8.如题图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是；当汽车受到的阻力为2000N时，不

计绳重、滑轮重和滑轮自身摩擦，至少需要用N的拉力才能拉动汽车，若汽车需要移动2m才能脱

【详解】［1］滑轮B是定滑轮，其年用是改变拉力的方向。

［2］滑轮组的〃=2

当汽车受到的阻力为2000N时，不计绳重、滑轮重和滑轮自身摩擦，至少需要用/=』=啰"=100（^

n2

的拉力才能拉动汽车。

⑶着汽车需要移动2m才能脱困，则绳子自由端需要移动s=〃s'=2x2m=4m

9.如图，小明想利用所学知识把树扶正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。此过程

中，甲树相当于（选填“动”或“定”）滑轮，可以（选填哨”或“费”）力。若不计绳重，小

明朝（选填"力”或“8”）方向拉更省力。

【详解】在拉动过程中，甲网是要向乙树靠拢的，即是运动的，故可以看成动滑轮，根据动滑轮的特

点可知，可以省力。

［3］动滑轮相当于省力杠杆，小明朝［方向拉时，动力臂最大，动力最小。故向力方向拉更能省力。

10.如图所示，小华在4处利用滑轮组提起物体，已知绳端移动1.5m,物体上升0.5m,请你画出滑轮组的

绕线方式.

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【详解】由题意可知，物体上升。.5m,绳端移动1.5m,动滑轮上承担物重的绳子段数〃=k=而=3,

由“奇动偶定”可知，绳子应该从动滑轮挂钩上开始绕起，如图所示：

\\\、

11.如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示:

(a)(b)(c)(d)

钩码重G/N钩码升高高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m

甲0.980.20.980.2

乙0.980.21.020.2

丙0.980.20.550.4

（1）比较弹簧测力计示数的大小，可知；使用动滑轮的好处是

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（2）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮

所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择滑轮组:

（3）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。

【答案】可省力要多移动距离（d）

【详解】（1）[1]根据表中数据可知,图（a）中，测力计示数为0.98N,即钩码的重力为0.98N,图（b）中

测力计示数为L02N,在图（c）中,测力计示数为O.55N,因拉力

F=0.55N<G=0.98N

故使用动滑轮的好处是可省力。

（2）[2]由表中数据,把钩码升高的高度均为0.2m,（b）和（c）中测力计移动的距离分别为0.2m和0.4m,

因把钩码升高的高度0.2m小于0.4m,可知：使用动滑轮要多移动离。

⑶所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，既省力也要改变力的方向，则应选

择由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组（d）.

（3）[4]由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，绳子的有效段数可为2或3,要求画出最省力的绕线方

式，故绳子的有效段数为3,绳子的一端先从动滑轮的挂钩上连起，如下所示：

12.工人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起一根实心的石柱（不吸水），如图甲所示，动滑轮

的质量为20kg。石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中，其卜.底面受到水的压强与时间的关系如

图乙所示。石柱从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间的关系如图内

所示。己知人的质量为60kg,人双脚站立时，与地面接触的总面积为300cm2,石柱的底面枳为200cm%

不计绳重、滑轮组内的摩擦和水的阻力，石柱底部与池底不密合，忽略水面高度变化。求：

8/20

(1)池水深度；

(2)石柱全部露出水面后人对绳的拉力；

(3)石柱的密度。

【答案】(l)6m

⑵540N

(3)2.2xlO3kg/m3

【详解】(1)石柱下底面在池底时受到的压强最大，由图乙可知，石柱下底面受到水的最大压强6乂104尸a，

…，P6x104Pa/

故池水深度h=—=----；-----：---------=6m

pgIx10'Ag/mxION/kg

(2)由图甲可知，滑轮组中承担物重的绳子段数〃=2,人的重力6人=吗、g=60kgxI0N/kg=600N

由图丙可知，石柱全部露出水面后，人对地面的压强P人=0.2x104外，人双脚与地面接触总面积

S=300cm2=0.03m2

F

根据p=1,可得人对地面的压力/=pS=0.2x10‘尸qxO.03m，=60N

地面对人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力，则地面对人的支持力也为60N,此时人静止，所

以石柱全部露出水面后人对绳的拉力%=G人-五支=600N-60N=540N

(3)动滑轮重力G叨=mdjg=20%gxl0N〃g=200N

贝I」石柱的重力G石=nF^-=2x540N-200N=880N

石柱的质量，〃石="=黑？-=8弘g

g1ON/Arg

由图乙可知，石柱从离开池底到下表面刚要离开水面的过程中，用时30s,石柱匀速上升，速度

h6m八、.

v===0.2m/s

t30s

则石块的高度h'=vt'=0.2m/sx（30s-20s）=2m

石柱的体积乙=S4"=2x1O=m2%2m=4x1O'

则石柱的密度。石=鲁=7=2.2xlO3Zrg/m-

4x:10黑m手

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能力培优练

1.如图甲所示，用水平拉力/拉滑轮，使足够长的物体A在水平地面上运动，拉力的广/图象和物体A运

动的回图象分别如图乙、丙所示。当物体A匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、

弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，下列说法正确的是（）

A.滑轮匀速移动时的速度为0.4m/s

B.3・6s时,弹簧测力计的示数为7.5N

C.3-6s时，物体B受到物体A的摩擦力为3N,方向水平向左

D.6-9s时，物体A受到地面的摩擦力为3N,方向水平向左

【答案】D

【详解】A.由图内可知，物体A在9〜12s做匀速直线运动，物体A匀速运动的速度为0.2m/s,由甲图可

知，物体A在动滑轮的绳子自由端，故滑轮匀速运动的速度〜匏=；VA=；xO.2m/s=O.lm/s,故A错误；

BC.由图丙可知，物体A在9~12s做匀速直线运动，物体B处于静止状态，所受拉力和摩擦力是•对平衡

力，弹簧测力计的示数为2N,故物体B所受摩擦力为2N,方向水平向右；由产物体间力的作用是相互的,

故物体B对物体A的摩擦力水平司左，大小为2N；物体A在972s做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，

由图乙可知，此时拉力大小为10N,物体A在动滑轮的绳子自由端，故绳子自由端作用在物体A上的拉力

F=1F=1xlON=5N

22

由于物体A做匀速直线运动，故物体A所受力为平衡力，水平向右的绳子对物体A的拉力与水平向左的物

体B对物体A的摩擦力和地面对物体A水平向左的摩擦力合力为零，故物体A所受地面的摩擦力

尸=5N-2N=3N

由于3~9s运动过程中，物体B仍静止，拉力等于摩擦力，由于压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变，

拉力不变，仍为2N；物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，仍为3N,故BC借

误；D正确。

故选Do

2.用图示滑轮组匀速提升不同的重物，不计绳重和摩擦，人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值为"。

则下列描述拉力尸与物重G、M与物重的倒数的关系图线中，可能正确的是（）

10/20

【答案】D

【详解】AB.不计绳重和摩擦，只考虑动滑轮重,一共有3段绳子分担动滑轮重，故拉力尸为尸=；（%+G动）,

当物重为ON时，拉力/不为零，故A错误：

B.拉力厂与物重之间的关系为尸=：（G物+G动），是一次函数，故是一条倾斜的直线，故B错误；

CD.人拉绳的力与滑轮组对重:物施加的力的比值为A,_F->G物+G动）_1十G-,M与物重的倒数的

GG物33G物

关系是一次函数，故是一条倾斜的直线，故C错误；D正确。

故选Do

3.如图所示，人站在木板上在空中拉绳，木板和人的总重力为600N,不计摩擦，绳重，滑轮重与空气作

用力。下列说法正确的是（）

A.当人拉动绳子使木板上升,A、R都是定滑轮

11/20

B.人拉动绳子使木板上升，A、B都是动滑轮

C.当木板和人静止于空中，人拉绳的力为150N

D.当木板和人静止于空中，人拉绳的力为200N

【答案】C

【详解】AB.滑轮A固定在天花板上，位置不变，是定滑轮；滑轮B随着人往下拉绳子，B与木板之间的

距离逐渐缩短，它是不断移动的，是动滑轮，故AB错误；

CD.人用拉力/向下拉着绳子静止于空中时，有2段绳子共同向下拉动滑轮B,所以栓滑轮B挂钩的绳子,

也就是滑轮A的绳子所受的拉力为2a这样把整个系统看做一个整体，承担木板和人的总重力的拉力有三

个，贝I］有尸+P+2Q4QG@=600N

解得产=150N,故C正确，D错误。

故选C。

4.建筑工地用如图1所示的装置提升重物A,电动机拉动绳子的功率保持不变，电动机对绳子的拉力尸与

绳子自由端的移动速度y的关系如图2所示。重物A以O.lm/s的速度匀速上升时,滑轮组的机械效率为80%。

不计绳重与摩擦。下列分析与计算错误的是（）

A.重物A以O.lm/s的速度匀速上升时，电动机对绳子的拉力为200N

B.重物A的重力为480N

C.动滑轮重为120N

D.匀速提升108kg的重物B时,重物B在30s上升的高度为4.5m

【答案】D

【详解】A.重物A的速度为O.lWs,与动滑轮连接的绳子是3段，则绳子自由端的移动速度为0.3m/s,

由图2可知此时电动机对绳子的拉力为200N,故A正确，A不符合题意；

B.滑轮组的机械效率为

T]=80%==——

nF3x200N

解得重物A的重力为480N,故B正确，B不符合题意;

C.电动机对绳子的拉力

F=物+G动)=200N=；(480N+G动)

12/20

解得动滑轮重为120N,故C正确，C不符合题意;

D.匀速提升108kg的重物B,重物B的重力为

GB=mg=1080N

则电动机对绳子的拉力为

尸=；(GB+%)=；(1080N+120N)=400N

对应绳子的速度为0.15m/s,则30s内绳子移动的距离为

s=vt=4.5m

则重物30s内上升的高度为

h=—=1.5m

3

故D错误，D符合题意。

故选Do

5.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,方向向(填左或右)若在物体B上加一个重为

5N的物体，使物体A沿桌面加速运动，则A受到的摩擦力为N(不计绳子、滑轮的质量以及绳子与

滑轮间的摩擦)

【详解】由题知，不计绳子、滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦，物体A水平向右匀速运动时，物体

A在水平方向上受到绳子向右的拉力、桌面对物体A的摩擦力作用。因为物体A向右做匀速直线运动，处

于平衡状态。由二力平衡条件得，物体A受到的摩擦力与它在△平方向上受到的绳子的拉力大小相等、方

向相反，物体A在水平方向上受到绳了•向右的拉力为尸=3GB=gx4N=2N

故物体A受:到的摩擦力大小为2N,方向向左。

[3]若在物体B上加一个重为5N的物体，使物体A沿桌面加速运动，物体A的压力不变、物体A与桌面接

触面的粗糙程度不变，则物体A受到的摩擦力大小不变，所以物体A受到的摩擦力仍然为2N。

6.如图所示，质量为60kg的人，站在质量为30kg的吊篮内，其中每个滑轮重100N,不计细重和摩擦。

他至少用N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止状态，此时吊篮底面对他的支持力

为No

13/20

【答案】200400

【详解】［1］如图：

由滑轮的特点可知，F］=F2,且

Fs=F/+E+尸2

人和吊篮的总质量

m=60kg+30kg=90kg

人和吊篮受到的重力

G==9()kgx1()N/kg=900N

对整体分析

2户3=G+F,

则

/T=1(9OON+1OON)

3=尸动+尸/+乃=尸动+2.6

则

F/=F>=200N

⑵对人进行受力分析可知，此时人共受到重力、拉力和吊篮底面对他的支持力三个力的作用，根据力的平

衡可得，吊篮底面对他的支持力

FN=G-尸2=600N-200N=400N

7.用如图甲所示的滑轮组提升物体，乙图是滑轮组的机械效率与所挂物体的重力关系图像(不计绳重及摩

擦)，当物重为1800N时，滑轮组的机械效率为,以下方法中还能提高该滑轮组机械效率的是

(填序号)。①增大物体提升岛度②减小动滑轮的重力③增大匀速拉绳的速度④改变绕绳方式

14/20

【答案】90%②

【详解】口]由图乙可知，当物体重力为600N时，机械效率为75%,由不计绳重和摩擦时

Gh:一〃c"75%々、八z”八z

可知，动滑轮的重力G^j=----xG=-------x600N=200N

"£=小的Gh+GMG+G动)775%

因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率

G，hG'I800N

x100%=90%

吗外G'h+G0=G'+G动1800N+200N

=印有=%=Gh=G=]

[2]当不计绳重和摩擦时”=心=吗+%卜=Gh+G^h=G+G品=1G动可知，该滑轮组的机械效率与提

+~G

升的高度、拉绳的速度和绕绳的方式无关，减小动滑轮的重力可以提高该滑轮组机械效率，故②符合题意、

①③④不符合题意。

8.如图中所示，轻质杠杆可绕。点无摩擦转动，04:43=2:1：不计绳重和摩擦的滑轮组，滑轮上所有绳

子都是竖直的，绳子拉在小明的手上。小明两只脚与地面接触的总面积为500。/，小明不拉绳子站立在水

平面上的时候对地面的压强为L2K104Pa；当小明通过该装置提起重为480N的重物并保持杠杆水平静止时,

人对地面的压强改变了2.4xl()3pa;将如图乙的底面积为200cm2的柱形容器移动到重物正下方并让重物完

全浸没在容器的液体中(液体未溢出)；此时人对地面的压强再次改变了6x10?Pa。

求：(1)小明的质量；

(2)动滑轮的重力；

(3)容器中液体对杯底的压强变化量。

【答案】(1)60kg；(2)40N；(3)6750Pa

【详解】解：(1)小明对地面的压力

居、=p人S人=1.2xl04pax500xl0"m2=600N

小明站立在水平面上，小明对地面的压力等于重力的大小，即

15/20

G尸产产600N

则小明的质量为

G人600N

=60kg

gION/依

（2）通过该装置提起重为480N的重物并保持杠杆水平静止时，根据杠杆平衡原理得

FAXOA=FBX(OA+AB)

杠杆B点受到的力为

巴xO/fG^OA_48CNX2_32QN

(04+/1B)(OA+AB)(2+1)

人对绳子的拉力与人对地面减小的压力相等，即

%=△/="：作S人=2.4x103Pax500xlO^m2=120N

动滑轮上有三段绳子，即〃=3,则滑轮组有

%=〃(E8+G动滑轮)

则动滑轮的重力

G劫出轮=〃/-%=3x120N-320N=40N

（3）将如图乙的底面积为200cm2的柱形容器移动到重物正下方并让重物完全浸没在容器的液体中（液体未

溢出）时，人对地面的压力的减少量为

S人=6x10午2x500x1O'm2=30N

此时绳子对人的拉力为

%=120N30N-90N4点拉力为

母=3x昂一G动滑轮=3x90N-40N=230N4点拉力

,（OA+AB）,（2+1）

F\=------Lx耳=1——Lx23ON=345N

AOAB2

物体完全浸没在液体中，对物体受力分析可知物体受到的浮力为

F”G-F\=480N-345N=135N

由力作用的相互性可知物体对液体的压力变化量为

♦与；=E?=135N

则容器中液体对杯底的压强的增加量

A_△0一135N

“液一S容-200xl0-*m2=6750Pa

答：⑴小明的质量为60kg；

（2）动滑轮的重力为40N；

（3）容器中液体对杯底的压强变化量为6750Pa,

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3创新题型练

i.阅读短文，回答问题。

变速自行车的奥秘

变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示

是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普

通自行车的后齿轮只有一个）。

自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的

拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型

的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂

是后车轮半径。

骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，

链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的

圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈

数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离•越长。

（1）图中自行车轮胎上的花纹是通过增大来增大摩擦：刹车时是通过增大来增大摩擦：

（2）后齿轮和后车轮组成一个（选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆；

（3）爬坡时，应将链条调整至半径较（选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的；

（4）刍行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,若

它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm,由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮

受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时，

人蹬车的力至少应为N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为m/s（7r=3）。

【答案】（1）接触面粗糙程度接触面受到的压力

（2）费力

⑶大

（4）1447.2

【详解】（1）［I］自行车轮胎上的花纹增大了轮胎与地面的粗糙程度，故是通过增大接触面的粗糙程度来增

大摩擦的。

［2］刹车时要捏紧车闸，使车闸紧紧与轮胎钢圈接触，增大了它们之间的压力，故是通过增大接触面受到的

压力来增大摩擦的。

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（2）在后齿轮和后车轮中，动力曾是后齿轮半径，阻力博是后车轮半径，所以动力博小于阻力臂，是费力

杠杆。

（3）要达到相对省力的目的，相对减小动力E即可，根据杠杆平衡条件4乙=乙，2可知，动力可以表示为

片=干，所以只需适当增大4,就可以相对减小片，故将链条调整至半径较大的后齿轮上，可达到相对省

力的目的。

（4）[1]根据杠杆的平衡条件可知，后齿轮的动力（链条受到的拉力）F技、动力臂厂用抡、后车轮受到的阻

力/、阻力臂一”之间的关系为底大轮=九轮，所以链条受到的拉力时==30It40Cm=240N

入轮ncm

人蹬车的力人对应的力臂V为脚踏板到轴心的长度为25cm,而齿轮受到的阻力为链条上的拉力对

应的力臂右为前齿轮的半径为15cm,它们之间的关系为四'=4/2'，所以人蹬车的力至少为

少240N，15cm.....

F===144N

/（'25cm

⑵人蹬脚踏板每秒转1周，前齿轮也转1周，链条转动的长度为4余=2叫./小花=26$15cm=90cm

/90C1T1

每秒钟后齿轮转过的圈数〃=尸。=奇「＜=3

2松叫2aB5cm

后轮胎每秒钟运动的距离s=2w后乍轮〃=2仓B40cm?3720cm=7.2m

自行车的前进速度v=±=Z"=7.2m/s

tIs

2.阅读短文，回答问题：

据报道，安装在我国上海中心大度的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s的世界纪录，从I楼到118楼

只需短短55s。电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如

图中所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根

钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。

电

动v/(ms1)

机

2……7------

钢丝绳

0246810//s

（1）图甲中A滑轮是（选填“定”或“动”）滑轮，B滑轮（选填“能”或“不能”）省力；

（2）电梯在匀速上升过程中，轿网的动能,配重的重力势能（选填“增大”、“减小”或“不变”）:

（3）如图乙所示是某次电梯满载上升时的V-/图像，若配重的质量为450kg,空轿厢的质量是550kg,额

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定载重量是1100kg,（g取10N/kg）。电梯匀速运行阶段配重的重力做功Jo若不计钢丝绳重和一切摩

擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率为o

【答案】定不能不变减小5.4x1042.4x104W

【详解】（1）由图甲可知，A、B滑轮的轴固定不动，所以都是定滑轮，都不能省力，只能改变力的

方向。

（2）[3]影响动能的因素为质量和速度，当电梯匀速上升时，轿厢也匀速上升，质量不变，所以轿厢的动能

不变。

[4]影响重力势能的因素为质量和高度，轿厢与配重的运动方向始终相反，所以配重的高度减小，其重力势

能减小。

（3）[5][6]由图乙可知，电梯匀速运行阶段，轿厢运行的时间

r=8s