知識(shí)點(diǎn)1　定滑輪與動(dòng)滑輪
1.(2024江蘇泰州民興實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)如圖所示,用滑輪沿著三個(gè)不同的方向分別勻速提起重物,不考慮滑輪與軸之間的摩擦,則下列說法正確的是(　????)A.甲最省力 B.乙最省力C.丙最省力 D.三個(gè)力一樣,且不省力
解析　由題圖可知,圖中裝置為定滑輪。定滑輪只能改變力 的方向,不能省力也不能改變力的大小,故三個(gè)力一樣大,且 不省力。
2.(2023江蘇南京秦淮外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期中)如圖所示,用輕質(zhì)滑輪勻速提升同一重物,所用拉力最大的是?(　????)??????
甲????? 乙 丙 丁
A.甲????B.乙????C.丙????D.丁
解析　甲、乙都為定滑輪,使用定滑輪只能改變力的方向,不 省力也不費(fèi)力,即F甲=F乙=G;丙為動(dòng)滑輪,根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn) 可知,F為物重的2倍,即F丙=2G;丁為動(dòng)滑輪,所用的力為物重 的一半,即F丁=?。故拉力最大的是丙。
3.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2024江蘇無(wú)錫濱湖期中)如圖所示,小欣同學(xué)只有一根繩子,他想把被風(fēng)刮倒的甲樹拉正,想起剛學(xué)習(xí)滑輪知識(shí),他把繩子的一端系在乙樹上,然后繞過甲樹用力拉繩子。在甲樹被拉起的過程中,　??? ?(選填“甲樹”或“乙樹”)相當(dāng)于動(dòng)滑輪,像圖中一樣使用動(dòng)滑輪可以省　 ????(選填“力”或“距離”)。如果不計(jì)繩重和摩擦,甲樹受到400 N拉力,則乙樹受到的拉力為　? ???N。
解析　把繩子的一端系在乙樹上,然后繞過甲樹用力拉繩子 時(shí),甲的樹干要移動(dòng),則甲的樹干相當(dāng)于動(dòng)滑輪;這樣使用動(dòng) 滑輪可以省力,但費(fèi)距離;拉甲樹干的繩子段數(shù)是2,不計(jì)繩重 和摩擦,所以小欣對(duì)繩子的拉力F=?×400 N=200 N,乙樹受到的拉力等于1段繩子的拉力,大小為200 N。
4.(教材變式·P13T2)如圖甲,大人、男孩、女孩用兩根相同圓木棍和一根繩子玩“比力氣”的游戲,圖乙是該游戲裝置的示意圖。繩的一端固定在一根木棍上,在兩根木棍上繞幾圈后女孩抓住繩的另一端向外拉,大人、男孩則各握住一根木棍向外拉,
女孩可以輕松把大人和男孩拉到一起(忽略繩與木棍之間的摩擦)。以下關(guān)于三人的拉力大小和運(yùn)動(dòng)距離的說法正確的是????(　????)A.女孩的拉力最小,運(yùn)動(dòng)距離最長(zhǎng)B.女孩的拉力最大,運(yùn)動(dòng)距離也最長(zhǎng)C.三人的拉力一樣大,運(yùn)動(dòng)距離一樣長(zhǎng)D.大人和男孩的拉力一樣,女孩運(yùn)動(dòng)距離最長(zhǎng)
甲 乙
解析　每段繩子上的力相等,設(shè)每段繩子上力的大小為F,大 人的圓木棍上有六段繩子,拉力為6F;男孩的圓木棍上有五 段繩子,拉力為5F;女孩手上只有一段繩子,拉力為F。故大人 的拉力最大,女孩的拉力最小,若女孩的運(yùn)動(dòng)距離為s,則大人 的運(yùn)動(dòng)距離為?,男孩的運(yùn)動(dòng)距離為?,所以女孩的運(yùn)動(dòng)距離最長(zhǎng)。
5.(2022江蘇常州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期中)用如圖所示的滑輪組提升100 N的物體,兩個(gè)相同的滑輪的重力均為20 N,不計(jì)繩重和摩擦,則下列說法正確的是?(　????)A.繩子自由端拉力F為40 NB.若物體上移0.5 m,則自由端移動(dòng)1 mC.頂部與定滑輪相連的繩子所受拉力為140 ND.若繩子自由端移動(dòng)的速度為0.2 m/s, 則物體移動(dòng)的速度為0.4 m/s
解析　由圖可知,繩子的有效段數(shù)n=2,因?yàn)榭紤]動(dòng)滑輪重,而 不考慮繩重和摩擦,繩子自由端的拉力F=?=60 N,故A錯(cuò)誤;若物體上移0.5 m,則繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=2×0.5 m=1 m,故B正確;對(duì)定滑輪受力分析,定滑輪受到頂部與定 滑輪相連的繩子向上的拉力、定滑輪下端三段繩子向下的 拉力和定滑輪自身重力,故頂部繩子拉力F'=3F+G定=3×60 N+
20 N=200 N,故C錯(cuò)誤;繩子自由端移動(dòng)的速度與物體移動(dòng) 速度的關(guān)系為v繩=nv物,若繩子自由端移動(dòng)的速度為0.2 m/s,則物體移動(dòng)速度v物=?=?=0.1 m/s,故D錯(cuò)誤。
6.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2022河南三門峽二模)“由物及理,思維建?！?。如圖所示,這是一種利用滾軸和繩子組裝成的特殊提升裝置,該提升裝置相當(dāng)于　　　????(填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱);人們借助這種裝置的主要目的是　　　????(選填“省力”或“省距離”);若某同學(xué)所用的拉力為300 N,不計(jì)摩擦和裝置的自重,則摩托車的質(zhì)量為　　　????kg。(g取10 N/kg)?
解析　提升物體時(shí),上面的滾軸固定不動(dòng),下面的滾軸和物體 一起移動(dòng),所以該裝置相當(dāng)于滑輪組;利用該裝置既能省力, 又能改變力的方向;不計(jì)摩擦和裝置的自重,人對(duì)繩的拉力F=?G=300 N,所以G=1 500 N,則m=?=?=150 kg。
7.如圖所示,利用滑輪組拉物體A沿水平方向做勻速直線運(yùn) 動(dòng)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出滑輪組最省力的繞線方式,并畫出A對(duì)地 面壓力的示意圖。?
解析　水平滑輪組中有一個(gè)動(dòng)滑輪,滑輪組最省力時(shí)動(dòng)滑輪 接觸繩子的段數(shù)最多,繩子以動(dòng)滑輪為連接起點(diǎn)反向繞繩;A 對(duì)地面壓力的作用點(diǎn)在接觸面中心位置,壓力方向?yàn)榇怪苯? 觸面向下,如圖所示。
8.(2023海南中考,8,? )用下列簡(jiǎn)單機(jī)械提升同一重物,忽略機(jī)械自重和摩擦,最省力的是?(　????)
A???? ?B ????? ???? C???? ? D
解析　忽略機(jī)械自重和摩擦,A圖中是一個(gè)杠桿,根據(jù)杠桿平 衡條件可得:G×l=F1×3l,則F1=?G;B圖中是定滑輪,F2=G;C圖中是動(dòng)滑輪,有2股繩承擔(dān)物重,F3=?;D圖中是滑輪組,有2股繩承擔(dān)物重,F4=?。故最省力的是A。
9.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)(2024江蘇南通海門期中,12, ?)中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程突破4萬(wàn)公里,穩(wěn)居世界第一,高速鐵路的輸電線,無(wú)論冬、夏都繃得直直的,如圖為輸電線的牽引裝置工作原理圖,鋼繩通過滑輪組懸掛20個(gè)相同的墜砣,每個(gè)墜砣配重為200 N,不計(jì)滑輪和鋼繩的自重及摩擦,下列說法正確的是(　????)
A.滑輪A為動(dòng)滑輪,滑輪B為定滑輪B.該牽引裝置既能省力又能省距離C.輸電線P端受到的拉力大小為4 000 ND.若某段時(shí)間內(nèi)墜砣串下降了20 cm,輸電線P端向左移動(dòng)了10 cm
解析　由題圖可知,A為定滑輪,B為動(dòng)滑輪,故A錯(cuò)誤;該裝置 為滑輪組能省力但費(fèi)距離,故B錯(cuò)誤;墜砣掛在鋼繩的自由端, 20個(gè)墜砣的總重力G=20×200 N=4 000 N,鋼繩的拉力F=G=4 000 N,滑輪組承擔(dān)P端拉力的繩子股數(shù)n=2,不計(jì)滑輪和鋼繩 的自重及摩擦,則輸電線P端受到的拉力FP=2G=2×4 000 N=8 000 N,故C錯(cuò)誤;墜砣串下降高度h=2sP,則輸電線P端向左移 動(dòng)的距離sP=?h=?×20 cm=10 cm,故D正確。
10.(2023江蘇靖江期中,14, ?)如圖甲所示,用扳手?jǐn)Q螺帽時(shí),圖　? ???(選填“a”或“b”)的握法更有利于擰緊螺帽,原因是動(dòng)力臂更　?? ??(選填“長(zhǎng)”或“短”)。如圖乙所示,當(dāng)升旗手緩緩向下拉繩子時(shí),旗子就會(huì)徐徐上升。這是由于旗桿頂部有一個(gè)　 ????滑輪,它　 　????(選填“能”或“不能”)
甲　? 乙 丙
省力,但可以改變力的方向。丙圖中的螺絲刀也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械,叫輪軸,手柄　????(選填“粗”或“細(xì)”)一些的螺絲刀用起來(lái)更省力。
解析　對(duì)于同一螺帽,阻力和阻力臂是一定的,通過對(duì)比圖a 和圖b知道,圖b中的動(dòng)力臂要大于圖a中的動(dòng)力臂,所以圖b的 握法更有利于擰緊螺帽。根據(jù)定滑輪的軸固定不動(dòng)的特點(diǎn) 可知,旗桿頂部為定滑輪,它的使用特點(diǎn)是只能改變力的方 向,而不能省力。螺絲刀的手柄屬于輪軸中的輪,同樣的軸, 輪越大就越省力,因此手柄粗一些的螺絲刀用起來(lái)更省力。
11.(2022貴州黔西南中考,10,? )如圖所示,通過滑輪沿水平方向拉動(dòng)重為20 N的物體A,不計(jì)滑輪重及其摩擦。當(dāng)拉力F為4 N時(shí),物體A受到的拉力為　　　??N;用這種方法使用滑輪是為了　　　????。?
解析　由圖可知,繞在動(dòng)滑輪上繩子的有效股數(shù)n=2,則物體 A受到的拉力F'=2F=2×4 N=8 N;動(dòng)滑輪可以省力,但不可以 省距離和改變力的方向。
12.(新考法·分析論證)(2023江蘇南京師大附中月考,18,? )如圖所示,質(zhì)量為60 kg的人,站在質(zhì)量為30 kg的吊籃內(nèi),其中每個(gè)滑輪重100 N,不計(jì)繩重和摩擦。他至少要用????　　????N的拉力拉住繩子,才能使自己和吊籃在空中保持靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)吊籃底面對(duì)他的支持力為　　　????N。(g取10 N/kg)?
解析　如圖受力分析可知,F1=F2(同一根繩子各處拉力不變), F3=G輪+F1+F2,人和吊籃的總質(zhì)量m=60 kg+30 kg=90 kg,人和 吊籃受到的重力G=mg=90 kg×10 N/kg=900 N;對(duì)人和吊籃整 體而言,由二力平衡可知,F3+F1+F2=G,則有G輪+4F2=G,F2= ?=?=200 N。對(duì)人進(jìn)行受力分析可知,此時(shí)人受重力、拉力和吊籃底面對(duì)他的支持力,根據(jù)力的平衡可 得,吊籃底面對(duì)他的支持力F=G人-F2=600 N-200 N=400 N。
技巧點(diǎn)撥　以人和吊籃的整體為研究對(duì)象,根據(jù)定滑輪的力 學(xué)特征,分別表示出繩子間拉力的關(guān)系,然后由平衡條件求解 拉力大小。
13.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024江蘇南京玄武外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考,20,? )如圖所示,F1=10 N,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6 N,物體A靜止于水平面上,物體B在物體A表面向左勻速運(yùn)動(dòng)了0.2 m(不計(jì)彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦),則動(dòng)滑輪掛鉤上繩子的拉力為　　????N,若增大F2,則物體A相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為　　　　????(選填“向左運(yùn)動(dòng)”“向右運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)。
解析　對(duì)定滑輪受力分析可知,定滑輪受到向左的彈簧測(cè)力 計(jì)的拉力F拉,向右的三股繩子拉力3F2,定滑輪處于受力平衡 狀態(tài),得F拉=3F2=6 N,解得F2=2 N;對(duì)動(dòng)滑輪受力分析可知,動(dòng) 滑輪受到兩股向左的繩子拉力2F2,向右的繩子拉力F0,由二 力平衡可得F0=2F2=2×2 N=4 N,故可得動(dòng)滑輪掛鉤上繩子的 拉力為4 N。若增大F2,此時(shí)物體B在豎直方向上仍處于受力 平衡狀態(tài),物體B與物體A之間的壓力和粗糙程度不變,故可 知物體A受到物體B的摩擦力不變,故物體A的受力情況不變, 其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不變,仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。
14.[2023江蘇泰州中考,40(2),? ]如圖所示,工人站在地面上用滑輪組提升重物,請(qǐng)畫出合理的繞繩方法。?
解析　由題意知,工人站在地面上提升重物,因此,在繞繩時(shí), 最終繩子自由端的方向應(yīng)該向下,由外向內(nèi)畫出繞繩方法,如 圖所示。
15.小李在利用如圖所示裝置探究動(dòng)滑輪特點(diǎn)時(shí),猜想:如果忽略繩重與摩擦,繩端拉力F可能與被提升木塊所受的重力、木塊上升的高度、動(dòng)滑輪所受的重力、動(dòng)滑輪的直徑這些因素有關(guān)。?(1)若小李探究繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑的關(guān)系,請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。步驟一:按圖安裝動(dòng)滑輪。
步驟二:勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使木塊升高,讀出拉力F的值并 記錄。步驟三:換用　　　　　　 　　????的動(dòng)滑輪,使同一木塊勻速上升相同的高度,讀出拉力F的值并記錄。 步驟四:重復(fù)步驟三,多做幾次實(shí)驗(yàn)。(2)步驟四的目的是　　　 　　　　????。 (3)若小李五次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的F分別為1.8 N、1.8 N、1.8 N、1. 8 N、1.8 N,則可初步得出結(jié)論:在其他因素相同時(shí),　　　???? 　　　　?? ??。
繩端拉力F與動(dòng)滑輪的直徑無(wú)關(guān)
多次實(shí)驗(yàn)避免偶然性????

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