第十二章簡單機械第2節滑輪基礎過關全練知識點1定滑輪和動滑輪1.(2023江蘇蘇州吳中一模)如圖所示,一個重G=20N的物體在拉力F的作用下被勻速提升了20cm。若不計滑輪重、繩重和摩擦,則拉力F及其向上移動的距離s分別為(P8212004) ()A.F=10Ns=20cmB.F=10Ns=40cmC.F=20Ns=20cmD.F=20Ns=40cm2.(2023安徽無為期中)如圖所示,用三個滑輪拉同一物體在同一水平面上做勻速直線運動,所用拉力分別為F1、F2、F3,那么這三個力從小到大的關系是。(不計滑輪重及繩與滑輪間的摩擦)

3.(2023廣東陽江江城期中)如圖甲所示是“探究動滑輪工作時的特點”的實驗裝置。(P8212004)(1)實驗時,應該沿著方向拉繩子自由端,使鉤碼上升;

(2)小張記錄的數據如表所示,分析數據可得:使用動滑輪可以;

實驗次數123鉤碼重G/N246鉤碼上升的距離h/cm555測力計示數F/N1.12.13.1繩端移動的距離s/cm//△(3)第3次實驗中,繩端移動的距離是cm;

(4)小張繼續實驗,并作出“拉力與鉤碼重的比值隨鉤碼重的變化”圖象,如圖乙所示,分析圖象可知:鉤碼越重,拉力與鉤碼重的比值越接近(填數值)。由此他推斷得出:使用動滑輪最多可以省的力。

知識點2滑輪組4.(2023新疆墨玉模擬)用下列方法勻速提升同一重物,若不計繩子、滑輪的重力及摩擦,其中最省力的是 ()5.【安全與健康】【新獨家原創】如圖甲所示為工人乘坐高空吊籃清洗建筑物外墻的情景,高空吊籃可在電動機的作用下實現升降,其結構原理如圖乙所示。若該高空吊籃自重2000N,最大承載物體質量為600kg。若忽略繩重、動滑輪重和摩擦,為保證安全,要選用至少能承受N的吊籃鋼絲繩。請你結合實際,提出一條安全使用高空吊籃的建議:。(g取10N/kg)

6.【學科素養·科學思維】(2023四川攀枝花仁和二模)圖中的每個滑輪重0.5N,物體A重6N,托板重1N。在2s的時間內,拉力F的作用點沿豎直方向勻速升高了1.2m,這個過程中,不計摩擦和繩重,則:(1)拉力F的大小為N。

(2)物體A上升的速度為m/s。

(3)天花板對定滑輪拉力大小為N。

7.(2023遼寧鞍山立山二模)如圖所示,物體重為20N,某人在5s內用4N的拉力勻速將該物體在水平方向移動了1m,則繩子自由端移動的速度為m/s,拉力做功為J,此物體受到的摩擦力為N。(不計滑輪重、繩重、滑輪與軸及滑輪與繩之間的摩擦)

(P8212004)8.【跨學科·物理學與工程實踐】工人們想利用如圖所示的滑輪組將質量為2.5t的裝修材料運至樓頂。已知繩子能夠承受的最大拉力為500N,動滑輪重、繩重和各種摩擦忽略不計。請你畫出該滑輪組最省力的繞繩方式,并計算出工人們至少需要幾次才能把所有的裝修材料運送至樓頂。(g取10N/kg)能力提升全練9.【學科素養·物理觀念】(2023四川自貢中考,4,★☆☆)如圖所示,用一根繩子繞過定滑輪,一端拴在鉤碼上,手執另一端,分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼。忽略繩子與滑輪的摩擦,下列說法正確的是 ()A.F1、F2、F3的大小相等B.F1最大C.F2最大D.F3最大10.(2022廣西北部灣經濟區中考,10,★☆☆)如圖所示的各種工具,正常使用時省力的是 ()A.定滑輪B.動滑輪C.筷子D.船槳11.(2023山東泰安岱岳聯考一模,18,★☆☆)如圖所示,物體A在水平桌面上,繩重、繩子與滑輪間的摩擦及滑輪與軸間摩擦不計,動滑輪重力為2N。當B物體重力為8N時,它恰好能勻速下降。物體A所受的摩擦力為N。若用一個水平向左的力F拉物體A,使其向左勻速運動,則這個力F大小應為N。

12.(2022甘肅武威中考,17,★☆☆)如圖所示,某工人站在地面上使用由三個滑輪組成的滑輪組提升重物,請畫出最省力的繞繩方法。13.【實驗探究·設計實驗】(2023北京海淀一模,22,★★☆)小海和小妍想探究:使用動滑輪提升物體時,繩子自由端的拉力大小與被提升物體所受重力大小的關系。實驗桌上有如圖所示的實驗裝置和質量分別為50g、100g、200g的鉤碼若干。小海先用調節好的彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G物并記錄;再利用圖示的實驗裝置,將鉤碼掛在動滑輪下,用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端,記錄拉力大小F。更換鉤碼進行多次實驗,實驗數據記錄如表(已知動滑輪所受的重力G動為1.2N)。G物/N1.52.02.53.03.54.04.5F/N1.41.71.92.22.42.73.0根據數據,小海認為:使用動滑輪豎直向上勻速提升重物時,豎直向上的拉力F總是小于物重G物。(1)小妍分析G物、F的變化趨勢,認為小海的觀點是錯誤的,請你只利用上述實驗器材,設計實驗證明小海的觀點是錯誤的;寫出實驗步驟和實驗現象;(2)若不計繩重和摩擦,請分析并說明使用動滑輪豎直向上勻速提升重物時,豎直向上的拉力F小于物重G物的條件。14.(2023湖南長沙中考,23,★★☆)如圖,小明用一個動滑輪和幾個相同的杠鈴片自制了一個健身器,已知動滑輪的質量為5kg,每個杠鈴片的質量為10kg。不計繩重和摩擦,g取10N/kg,小明通過握桿豎直向上勻速拉動繩子提升杠鈴片的過程中,求:(1)杠鈴片在0.5s內上升0.2m,杠鈴片的速度;(2)動滑輪下掛著兩個杠鈴片,握桿對繩子拉力的大小;(3)動滑輪下掛著四個杠鈴片,杠鈴片上升了0.1m,在此過程中握桿對繩子的拉力做的功。素養探究全練15.【科學思維】如圖甲是小明設計的“空氣浮力演示器”:將一空心金屬球與配重通過細線懸掛在定滑輪上,調節配重質量使二者保持靜止,用氣泵往玻璃容器內緩慢壓入空氣,可根據現象證明空氣浮力的存在。已知容器的容積為0.05m3,金屬球重4N,體積為5×10-3m3(滑輪和細線的重力、容器中除金屬球外的體積及各種摩擦均忽略不計,g=10N/kg)(1)用氣泵向甲裝置玻璃容器內壓入空氣,當我們看到現象時可以說明金屬球受到空氣浮力的作用(寫出一條即可);

(2)小明想通過分度值為0.1N的彈簧測力計反映空氣浮力大小的變化,他設想將該演示器改進成如圖乙所示裝置;①壓入空氣前,容器內原有的空氣密度為1.2kg/m3,此時彈簧測力計的拉力是N;

②現通過氣泵向玻璃容器內壓入空氣,試求壓入kg空氣,能使演示器中的彈簧測力計示數變化0.1N。

答案全解全析基礎過關全練1.B由圖知,使用的是動滑輪,不計滑輪重、繩重和摩擦,則拉力F=12G=12×20N=10N,拉力端向上移動的距離:s=2h=22.F2<F1<F3解析假設物體與地面的摩擦力為f,第一幅圖中滑輪為定滑輪,不省力,則F1=f;第二幅圖中滑輪為動滑輪,省一半的力,則F2=12f;第三幅圖中滑輪為動滑輪,但動力作用在動滑輪的軸上,則F3=2f;所以,F2<F1<F33.(1)豎直勻速(2)省力(3)10(4)0.5一半解析(1)實驗時,為了使實驗結果準確,應豎直拉動使鉤碼勻速直線上升。(2)根據表中數據可知,測力計示數小于鉤碼重力,使用動滑輪可以省力。(3)第3次實驗中,繩子自由端移動的距離為s=nh=2×5cm=10cm。(4)根據圖乙可知:鉤碼越重,拉力與鉤碼重的比值就越接近0.5。由此推理得出:在不計動滑輪重及繩與滑輪間的摩擦時,使用動滑輪最多可以省一半的力。4.D不計繩子、滑輪的重力及摩擦,提起的是同一物體,A是動滑輪,省一半的力,即F1=12G;B是滑輪組,F2=12G;C是定滑輪,不省力,即F3=G;D是滑輪組,F4=15.見解析解析最大承載物體的重力G物=mg=600kg×10N/kg=6000N,鋼絲繩的拉力至少為F=14(G物+G籃)=14×(6000N+2000N)=2000N。安全使用高空吊籃的建議:(1)不得超重;(2)及時更換老化的鋼絲繩;(36.(1)2(2)0.15(3)4.5解析(1)圖中的滑輪組共有4股繩子承擔物重,提升的總重力G=GA+G滑輪+G托板=6N+0.5N+0.5N+1N=8N,不計摩擦和繩重,作用在繩端的力為F=Gn=8N4=2N;(2)物體上升的高度h=sn=1.2m4=0.3m,物體A上升的速度為v=?t=0.3m2s=0.15m/s;(3)定滑輪對天花板的拉力等于兩股繩對定滑輪的拉力加上定滑輪的重力,即F拉=2N+2N+0.5N=47.0.488解析繩子自由端移動的距離s=2s物=2×1m=2m;繩子自由端移動的速度v=st=2m5s=0.4m/s;拉力做的功W=Fs=4N×2m=8J;不計滑輪重、繩重、滑輪與軸及滑輪與繩之間的摩擦,物體受到的摩擦力:f=2F=28.解析最省力的繞繩方法如圖所示;裝修材料的總重力G=mg=2.5×103kg×10N/kg=2.5×104N,將裝修材料運至樓頂的最少運送次數N=GnF=2.5×104N4×500N能力提升全練9.A圖中滑輪是定滑輪,定滑輪不能省力,忽略繩子與滑輪的摩擦,所以F1、F2、F3都與物體重力相等,所以三種拉法所用拉力一樣大。10.BA是定滑輪,使用時既不省力,也不省距離;B是動滑輪,若不計繩重、滑輪重和摩擦,使用時可以省一半的力;筷子、船槳在使用時,動力臂小于阻力臂,屬于費力杠桿。11.510解析A向右做勻速直線運動,受力平衡,繩重、繩子與滑輪間的摩擦及滑輪與軸間摩擦不計,水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力為一對平衡力,即f=F拉=12(GB+G動)=12×(8N+2N)=5N。當A向左做勻速直線運動時處于平衡狀態,滑動摩擦力不變,繩子對A的拉力不變,A受到的水平向左的拉力F=f+F12.如圖所示解析由于圖中只有一個動滑輪,承擔物重的繩子段數最多為3段,此時最省力。13.解析(1)實驗步驟:①用彈簧測力計測量一個50g的鉤碼所受的重力G物并記錄;②把該50g的鉤碼掛在動滑輪下,用彈簧測力計豎直向上勻速拉繩子自由端,記錄拉力大小F。實驗現象:發現F>G物,說明小海的觀點是錯誤的。(2)若不計繩重和摩擦,則2F=G物+G動,所以當G物>G動時,F<G物。14.解析(1)杠鈴片上升的速度v=st=0.2m0.5s=0.4m/s;(2)每個杠鈴片的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N,動滑輪的重力G動=m動g=5kg×10N/kg=50N,不計繩重和摩擦,當動滑輪下掛兩個杠鈴片時,握桿對繩子的拉力F=12(2G+G動)=12×(2×100N+50N)=125N;(3)不計繩重和摩擦,動滑輪下掛著四個杠鈴片,杠鈴片上升了0.1m,在此過程中握桿對繩子的拉力做的功W=12(4G+G動)×2h=4Gh+G動h=4×100N×0.素養探究全練15.(1)配重下降(或者金屬球上升)(2)①7.88②0.045解析(1)用氣泵向甲裝置玻璃容器內壓入空氣后,玻璃容器內的空氣密度增大,金屬球受到的浮力增大,金屬球會上升,配重下降;(2)①壓入空氣前,金屬球所受的浮力為F浮=ρgV球=1.2kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=0.06N,F拉=2