滑轮的练习题及答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——滑轮的练习题及答案

21．如下图，用滑轮组拉着，物体A是正方体铁块，边长是30cm．当拉力F=70N时，物体A恰好做匀速直线运动．动滑轮重15N，已知ρ铁=7.8×10kg/m，g=10N/kg，求：（1）地面对物体A的支持力是多少？

（2）该物体A受到的摩擦力是多少？（不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦）．

3

3

考点：密度公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；重力的计算．专题：密度及其应用；重力、弹力、摩擦力；简单机械．分析：（1）物体A恰好做匀速直线运动，在竖直方向上受到的重力和支持力为一对平衡力，支持力的大小等于物体A受到的重力，而G=mg=ρVg，（2）由图知，n=2，不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，滑轮组对物体A的拉力为F拉，利用F=F拉求物体A受到的拉力，由于物体A恰好做匀速直线运动，根据二力平衡的条件求摩擦力大小．解答：解：（1）物体A恰好做匀速直线运动，在竖直方向上受到的重力和支持力为一对平衡力，支持力F支=G=mg=ρVg=7.8×10kg/m×（0.3m）×10N/kg=2106N，（2）不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，n=2，滑轮组对物体A的拉力为F拉，F=（F拉+G轮）F拉=2F﹣G轮=2×70N﹣15N=125N，∵物体A恰好做匀速直线运动，∴摩擦力f=F拉=125N．答：（1）地面对物体A的支持力是2106N；（2）该物体A受到的摩擦力是125N．点评：此题考察了重力公式和密度公式的应用、使用滑轮组拉力的计算、二力平衡条件的应用，知识点多、综合性强，要求灵活运用所学知识！22．如下图是水库大坝闸门开闭装置示意图，设闸门为高5m，底面积0.6m的长方体，用密度为8×10kg/m的合金材料制成．某时刻，闸门浸入水中深度为4m，且不触底，闸门顶端挂在与电动机相连的动滑轮下处于静止状态，（钢缆和滑轮的重力、轮与轴间的摩擦、闸门与固定滑轨的摩擦、水库水位的变化均不计，g取10N/kg）求：（1）闸门所受的重力．（2）闸门底部受到水的压强．

（3）浸入水中深度为4m时电动机对钢缆的拉力为F1，当闸门由上述位置以0.2m/s的速度在水中匀速上升5s时，电动机对钢缆拉力为F2，计算F1与F2的比值．

2

3

3

333

菁优网

.

考点：重力的计算；滑轮组绳子拉力的计算；液体的压强的计算；浮力大小的计算．专题：重力、弹力、摩擦力；压强、液体的压强；浮力；简单机械．分析：（1）首先计算出闸门的体积V=Sh，根据公式ρ=得，m=ρV，最终根据公式G=mg计算出闸门的重力．（2）根据公式p=ρ水gh进行计算．（3）首先根据题意计算出两种状况下闸门浸入水中的体积，根据公式F浮=ρ水gV排计算出闸门在不同深度处时所受的浮力，根据F=G﹣F浮计算出两种状况下滑轮组对闸门的拉力．又由于滑轮组由4段绳子承受物重，所以F拉=，从而求出两种状况下的拉力比．解答：解：（1）G=ρVg=8×10kg/m×0.6m×5m×10N/kg=2.4×10N；334（2）p=ρ水gh=1×10kg/m×10N/kg×4m=4×10Pa；（3）F浮1=ρ水gV排1，钢缆拉力F1=（G﹣F浮1）t=5s时，s=vt=0.2m/s×5s=1m闸门浸在水中的深度h′=4m﹣1m=3mF浮2=ρ水gV排2，钢缆拉力F2=（G﹣F浮2）3325所以==5==4答：（1）闸门所受的重力为2.4×10N；（2）闸门底部受到水的压强为4×10Pa；（3）F1与F2的比值为36：37．点评：此题考察了有关重力的计算、浮力大小的计算、液体压强的计算及滑轮组绳子拉力的计算，同时用到了密度公式和速度计算公式，是一道综合性很强的计算题目，在计算时要注意理清思路．23．如下图，杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中，杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动，CD=0.2m．细绳的一端系在杠杆的A端，另一端绕过动滑轮固定在天花板上，浸没在容器水中的物体E通过细绳挂在动滑轮的挂钩上，物体F通过细绳系在杠杆的B端．已知动滑轮的质量m0=1kg，物体E的密

33

度ρ=1.2×10kg/m，AB=0.6m，DB=0.2m．杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取10N/kg．开启阀门H将容器中的水逐渐放出，为使杠杆AB保持水平平衡，求：（1）物体E的最小体积V．（2）物体F的最小质量m．

?2023-2023菁优网

菁优网

.

考点：杠杆的平衡条件；滑轮组绳子拉力的计算．专题：简单机械．分析：将整个题目分成三部分：①动滑轮的特点：F=（G动+G物）②杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2③浮力知识：F=G﹣F浮关键是对各种状况进行受力分析，搞清各力之间的关系，什么时候是最小值，什么时候是最大值；解答：解：（1）以杠杆为研究对象，设A端受拉力为T1，B端受拉力为FB1．当物体E浸没在水中时，杠杆A端受到的力T1最小，杠杆以D点为支点恰好平衡，受力分析如图4甲所示；当物体E完全出水后时，杠杆A端受到的力T2最大，杠杆以C点为支点恰好平衡，受力分析如图4乙所示．由图4甲、乙得：T1×AD=FB1×BD①FB1=GF③T1=（GE+G动﹣F浮）⑤T2×AC=FB2×BC②FB2=GF④T2=（GE+G动）⑥F浮=ρ水gV⑦两式相除并代入数据：由=得=，==，V==33=7.5×10m，﹣3﹣33（2）GE=ρgV=1.2×10kg/m×10N/kg×7.5×10m=90N把T2=（GE+G动）⑥带入T2×AC=FB2×BC（90N+30N）×0.2m=mg×0.4m，解得：m=2.5kg．答：（1）物体E的最小体积为7.5×10m；（2）物体F的最小质量为2.5kg．

?2023-2023菁优网

﹣333菁优网

.点评：此题是一道有关杠杆、滑轮、浮力的综合性题目，关键是利用学过的知识对杠杆进行分析，利用滑轮和浮力的知识分析出杠杆所受的力，根据杠杆的平衡条件计算出结果．24．小明用如下图的健身装置来锻炼腿部和手臂的肌肉．使用时，当绳A端固定不动，手在B端用力FB拉绳，使总重为G的物体匀速上升，若每个滑轮重

，则FB=；当绳B端固定不动，腿在A端用力FA拉绳，仍

使该重物匀速上升，则FA=G．（不考虑绳重和摩擦）

考点：滑轮组绳子拉力的计算．专题：应用题；简单机械．分析：（1）由图可知，当绳A端固定不动，手在B端用力FB拉绳时，A端的拉力和物体的重力G相等，物体G匀速上升时中间的滑轮处于平衡状态，根据力的平衡可知绳端B的拉力；（2）当绳B端固定不动，腿在A端用力FA拉绳时，该图中滑轮均为定滑轮，根据定滑轮不省力可知绳端A的拉力．解答：解：（1）由图可知，当绳A端固定不动，手在B端用力FB拉绳时，A端的拉力和物体的重力G相等，物体G匀速上升时中间的滑轮处于平衡状态，则FB=2G+G动=2G+=；（2）当绳B端固定不动，腿在A端用力FA拉绳时，该图中滑轮均为定滑轮，则FA=G．故答案为：；G．点评：此题考察了滑轮组绳子拉力的计算，关键是使力端不同时滑轮组状态的判断．25．如下图，利用滑轮组将一木块在水中匀速向下拉动0.1m，此时拉力F所做的功是1.2J．当在水中把A点处

33

的细线剪断后，木块漂泊在水面上．不计滑轮重、摩擦和滑轮受到的浮力，g=10N/kg，水的密度ρ=1.0×10kg/m．求：

（1）拉力F的大小；

（2）木块漂泊在水面上时露出水面的体积有多大？

考点：阿基米德原理；滑轮组绳子拉力的计算．?2023-2023菁优网

菁优网

.专题：浮力；简单机械．分析：（1）木块浸没在水中受到三个力的作用：重力、浮力和滑轮组对木块的拉力；已知木块在水中匀速向下拉动0.1m，由图知，分担对木块拉力的绳子股数有4段，所以可以得到F作用点上升的距离；已知拉力做的功和上升的距离，利用公式F=得到拉力的大小．（2）已知拉力F的大小和分担木块所受拉力的绳子段数，可以得到作用在A点的拉力；物体浸没时受到的浮力与漂泊时受到的浮力之差，就是A点绳子对木块的拉力；已知减小的浮力和水的密度，利用公式V排=计算木块露出水面的体积．解答：已知：n=4W=1.2Jh0=0.1m求：（1）F=？解：（1）拉力F的作用点上升的距离是S=4h0=4×0.1m=0.4m，∵W=FS∴拉力做的功为F===3N；（2）A点绳子对木块的拉力为FA=4F=4×3N=12N，物体漂泊时，所受浮力比浸没时减小了△F浮=FA=12N∵F浮=ρ液gV排，∴物体露出水面的体积为V露=答：（1）拉力F为3N；（2）木块漂泊在水面上时露出水面的体积为1.2×10．点评：此题考察了滑轮组的使用和阿基米德原理的应用，会判断分担拉力的绳子是段数，理解浮力减小的程度与木块露出水面体积的关系，是解决此题的关键．26．如下图，人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m、重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%，求：（1）重物上升的速度是多少？（2）人的拉力的功率多大？（3）被吊起的重物的重力多大？

（4）根据题中已知条件能否计算出动滑轮的重力？若不能，请说出不能计算的理由，若能，请计算出动滑轮的重力．

﹣3m3==1.2×10﹣3m3．

考点：速度的计算；滑轮组绳子拉力的计算；重力的计算；功率的计算．专题：计算题；应用题；压轴题．?2023-2023菁优网

菁优网

.分析：（1）已知物体上升的高度和时间，根据公式V=可求速度的大小；（2）根据公式W=FS可求拉力做的总功；再利用公式P=可求做功的功率；（3）结合机械效率的公式η=求出重物的重力；（4）题目中不知道摩擦的大小和绳子的重力．解答：解：（1）重物上升的速度是V==答：重物上升的速度是0.05m/s；（2）总功W总=FS=600N×1.5m=900J；人的拉力的功率P===90W；=0.05m/s；答：人的拉力的功率为90W；（3）被吊起的重物的重力为G=ηnF=70%×3×600N=1260N；答：被吊起的重物的重力为1260N；（4）由于不知道绳子的重力和摩擦力的大小，所以不能计算动滑轮的重力．点评：27．如下图，工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物，动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为η，工人的拉力为F，不计绳重和摩擦．试推导：F=

．

此题虽然考察速度、总功、功率等的计算，关键注意机械效率公式η=的应用，

考点：滑轮组绳子拉力的计算．专题：简单机械．分析：由图知使用动滑轮时承受物重的绳子股数n=2，设物体升高的高度h，可求绳子自由端通过的距离s，拉力F大小的解法有：①不计绳重和摩擦，拉力的大小F=（G物+G动）；②提升重物做的功为有用功W=Gh，拉力做的功为总功W=Fs，机械效率等于有用功与总功的比值，根据机械效率可求拉力的大小．解答：解：不计摩擦和绳重，由两股绳子承受物体和动滑轮的总重为（G物+G动），∴F=（G物+G动），∴G物=2F﹣G动，设物体升高的高度h，可求绳子自由端通过的距离s=2h，提升重物做的功为有用功：W有=G物h=（2F﹣G动）h；拉力做的功为总功：W总=Fs，∵η====，?2023-2023菁优网

菁优网

.∴整理得：F=．点评：此题提供了使用滑轮组时两种计算拉力大小的方法，注意条件：不计绳重和摩擦．28．如下图装置，物体B重为50N，体积VB=1.0×10m，B在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着物体A在水平面上向左匀速运动，此时滑轮组的机械效率η1为80%．若将物体B换成与物体B体积一致的物体C后，用水平向右的力F拉物体A，使物体C在水中4s内匀速上升0.4m（物体C未露出水面），此时滑轮组的机械效率η2为60%．若不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力，g取10N/kg，计算结果保存1位小数．求：

（1）水平面对物体A的摩擦力FA；

（2）物体C所受重力GC与拉力F的比值．

﹣3

3

考点：滑轮组绳子拉力的计算；二力平衡条件的应用；阿基米德原理．专题：计算题；应用题；压轴题；图析法．分析：（1）已知物体排开水的体积，根据浮力公式可求物体B在水中受到的浮力；对物体A进行受力分析，分别分析出当B在水中下沉和物体C在水中匀速上升时A的受力状况，再分析出当物体B浸没在水中时，动滑轮与物体B的受力状况和当物体C浸没在水中时，动滑轮与物体C的受力状况，根据以上分析进一步求出水平面对物体A的摩擦力FA．（2）根据上面分析出的B、C的受力，还知道两种状况下的机械效率，根据关系式可求动滑轮的重力和C的重力；进一步求出作用在绳子上的拉力，从而求出物体C所受重力GC与拉力F的比值．解答：解：（1）B在水中受到的浮力F浮=ρ水gVB=1.0×10kg/m×10N/kg×1.0×10m=10N；当B在水中下沉，物体A在水平面上匀速运动，A水平方向受力状况如图（甲）所示．33﹣33当用力F拉物体A，物体C在水中匀速上升时，A水平方向受力状况如图（乙）所示．?2023-2023菁优网

菁优网

.当物体B浸没在水中时，动滑轮与物体B的受力状况如图（A）所示．当物体C浸没在水中时，动滑轮与物体C的受力状况如图（B）所示．由甲图：FA=F拉；∵η1=∴FA=F拉=N≈16.7N．==80%；（2）η1=所以G轮=10N；同理η2=GC=25N；由乙图：F=FA+；==80%；==60%；η2===60%；=∴=N；==1．答：（1）水平面对物体A的摩擦力FA为16.7N；（2）物体C所受重力GC与拉力F的比值1：1．点评：此题考察浮力、拉力、摩擦力、重力等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对物体进行受力分析，这也是此题的重点，此题考察知识点较多，解题时一定要认真．29．如下图被固定不动的容器，下横截面积S1=200cm，上横截面积S2=50cm，上部高60cm，下部分较长．容器中有一活塞能在容器下部与容器壁做严实而又无摩擦滑动，活塞重量为10N，活塞上方有一定量的水，与一些其他机械组成如下图的结构（细线足够长）．不计轮与轴间的摩擦及滑轮、绳子重量．（1）当物体A挂在滑轮时，整个装置恰好平衡，求物体A的重量．

（2）为了使容器中的水不外溢或活塞从下部脱落，则滑轮下方所物体的重量应满足什么条件？计算说明．

2

2

?2023-2023菁优网

菁优网

.

考点：滑轮组绳子拉力的计算；帕斯卡原理及其应用．专题：压强、液体的压强；简单机械．分析：（1）根据p=ρgh求出水给活塞的压强，再根据p=求出水给活塞的压力，加上活塞自身重即为对绳子的拉力，不计轮与轴间的摩擦及滑轮、绳子重量，根据F=GA求出物体A的重力；（2）根据p=ρgh求出水给活塞的最大压强，再根据p=求出水给活塞的最大压力，从而求出物体A的最大重力；求出水全部在下部时的深度，根据p=ρgh求出水给活塞的最小压强，再根据p=求出水给活塞的最小压力，从而求出物体A的最小重力．解答：解：（1）水的深度h1=40cm+25cm=0.65m，333水的压强p1=ρgh1=1×10kg/m×9.8N/kg×0.65m=6.37×10Pa，∵p=∴水给活塞的压力F1=p1S1=6.37×10Pa×0.02m=127.4N，右端给绳子的拉力F=F1+G活塞=127.4N+10N=137.4N，∵F=GA∴物体A的重力GA=2F=2×137.4N=274.8N；（2）当容器上部的水满时，压强达到最大，此时水的深度h大=0.6m+水的最大压强p大=ρgh大=1×10kg/m×9.8N/kg×0.8m=7.84×10Pa，∵p=∴水给活塞的最大压力F大=p大S1=7.84×10Pa×0.02m=156.8N，右端给绳子的拉力F′=F大+G活塞=156.8N+10N=166.8N，∵F=GA∴物体A的最大重力GA大=2F′=2×166.8N=333.6N；当容器中的水全部在下方时，压强达到最小，此时水的深度h小=333233332=0.8m，=0.35m，3水的最小压强p小=ρgh小=1×10kg/m×9.8N/kg×0.35m=3.43×10Pa，?2023-2023菁优网

菁优网

.∵p=∴水给活塞的最小压力F小=p小S1=3.43×10Pa×0.02m=68.6N，右端给绳子的拉力F″=F小+G活塞=68.6N+10N=78.6N，∵F=GA∴物体A的最小重力GA小=2F″=2×78.6N=157.2N．答：（1）物体A的重量为274.8N；（2）物体重量在157.2N～333.6N范围内．点评：此