第12-2讲滑轮-2024年中考一轮复习讲义

第122讲滑轮知识点1：滑轮定滑轮：高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。定滑轮可以改变力的方向，但不能省力，相当于一个等臂杠杆。动滑轮：电动起重机吊钩上有一种滑轮，它的轴可以随被吊物体一起运动，当电动机转动并收绳子时，物体和滑轮就被提起，这种滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向且费距离，相当于一个省力杠杆。滑轮组：既可以省力也可以改变力的方向，但不能省功和省距离。轮轴和斜面：轻轻转动门把手，就可以把门打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力使汽车转弯。门把手、方向盘等属于又一类简单机械——轮轴。轮轴由有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。斜面也是一种简单机械，在生活和生产中随处可见。【典例探究1】用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同时间内把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，则甲、乙两工人拉力的功率大小为P甲________P乙〔选填“大于”、“小于”或“等于”）。【解题思路】如何准确确定承担重物绳子的股数n？在滑轮组中，承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳子．而定滑轮只起改变动力方向的作用．所以，只要数一数有几段绳子吊着动滑轮，就能算出省力到几分之一。利用“隔离法”可以准确确定承担重物绳子的股数n。方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，只算绕在动滑轮上的绳子股数。【答案】等于【解析】甲图动滑轮上的绳子根数为2，乙图动滑轮上的绳子根数为3，在不计绳重及机械摩擦的情况下，，由可知甲图拉力的功率为乙图拉力的功率为故P甲=P乙。【典例探究2】如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。【解题思路】如何组装滑轮组？首先根据省力公式或根据求出绳子的股数n。然后根据“奇动偶定”的原则(若绳子的起点在动滑轮上，则有奇数股绳子承担重物；若绳子的起点在定滑轮上，则有偶数股绳子承担重物)。结合题目的具体要求组装滑轮。注意：若求得n不是整数，应采取”进一法”取成整数。【答案】【解析】要用最小的力将汽车拖出来，则应有三段绳子吊着动滑轮，绳子的固定端应从动滑轮开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，故如下图所示：一、单选题1．（2023·四川自贡·统考中考真题）如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力、、匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）A．较大 B．较大C．较大 D．、、的大小相等【答案】D【解析】由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，所以忽略绳子与滑轮的摩擦，匀速向上拉物体时，无论向哪个方向拉动绳子，施加在绳子上的拉力都与物体重力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误，D正确。故选D。2．（2023·湖南常德·统考中考真题）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（）A．F甲=200N，并向上移动4mB．F甲=100N，并向上移动2mC．F乙=200N，并向上移动1mD．F乙=400N，并向上移动lm【答案】D【解析】AB．不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m故AB错误；CD．不计绳重、轮重和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力F乙=2G物=400N拉力端移动的距离为故C错误，D正确。故选D。3．（2023·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，为了测量某金属块B的密度，小形设计了如图所示的装置，金属块B未放入量筒时，水面位置如图甲所示，将金属块B完全浸没在水中时，水面升高至如图乙所示的位置。当动滑轮下方所挂钩码A的总质量为220g时，A、B在图示位置达到平衡。已知每个滑轮的质量为20g，，绳重与摩擦均不计。下列说法中不正确的是（）A．金属块B的密度为8g/cm3B．金属块B的体积为10cm3【答案】A【解析】BC．由图甲可知量筒中水的体积是30mL，图乙中水和金属块的总体积是40mL，金属块的体积V=40mL30mL=10mL=10cm3金属块受到的浮力故BC正确，不符合题意；AD．A的重力GA=mAg每个滑轮的重力G轮=m轮g滑轮组的动滑轮绕3段绳，绳重与摩擦均不计，绳子的拉力金属块B的重力金属块B的密度故A错误，符合题意，D正确，不符合题意。故选A。4．（2023·四川遂宁·统考中考真题）用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】B【解析】如选项A中图，动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即如选项B中图，根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得如选项C中图，设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得如选项D中图，定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则。综上所述，通过比较得知，B选项中最小，即在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。二、计算题5．（2023·湖南长沙·统考中考真题）如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦，g取10N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：（1）杠铃片在0.5s内上升0.2m，杠铃片的速度；（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J【解析】解：（1）杠铃片上升的速度（2）由图可知，动滑轮由两段绳子承担，即n=2,当动滑轮下挂两个杠铃片，不计绳重和摩擦，握杆对绳子的拉力（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力所做的功答：（1）杠铃片的速度为0.4m/s；（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小为125N；（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力做的功为45J。三、填空题6．（2023·四川达州·统考中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重30N，B重5N，则A所受地面的摩擦力为N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A匀速向左运动，则拉力F=N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）【答案】1020【解析】[1][2]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知A重30N，B重5N，物体B恰好匀速下降，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB，水平向右的摩擦力10N，所以，水平刚好使A匀速向左运动，则拉力F7．（2023·宁夏·统考中考真题）某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。（1）图乙的两个滑轮为作用是模型所受拉力是N（忽略沉重和摩擦）；（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较；（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做。【答案】定滑轮改变力的方向5小转换法【解析】（1）[1][2][3]图乙中两个滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，作用是改变力的方向；使用定滑轮不省力，因此模型所受拉力是F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N（2）[4]所挂重物的质量相等，模型所受拉力相等，重物同时开始下落，一段时间后发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较小。（3）[5]实验中液体阻力大小不易直接测量，是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做转换法。四、作图题8．（2023·甘肃金昌·统考中考真题）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。【答案】

【解析】要使滑轮组最省力，则动滑轮上缠绕的绳子数应最多，由图中可知，滑轮组中有一个动滑轮，则动滑轮上最多可缠绕三股绳子，如下图所示一、单选题1．（2023·湖南邵阳·统考三模）下列各种机械中，不省力的机械是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【解析】A．钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；B．动滑轮最多可以省一半力，但不能改变力的方向。故B不符合题意；C．定滑轮不省力，但可以改变力的方向。故C符合题意；D．斜面可以省力，坡度越小越省力，故D不符合题意。故选C。2．（2023·江苏宿迁·统考模拟预测）如图所示，一个重G=20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm。若滑轮重为10N、不计绳重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（）A．F=10N，s=20cm B．F=10N，s=40cmC．F=15N，s=20cm D．F=15N，s=40cm【答案】D【解析】由图知，使用的是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则拉力为拉力端向上移动的距离为s=2h=2×20cm=40cm故选D。3．（2023·山东菏泽·统考模拟预测）如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。若不计滑轮重、绳重和摩擦，下列关于该过程的分析正确的是（g=10N/kg）（）A．吊篮的动能增大 B．吊篮的机械能守恒C．电动机对绳子的拉力为800N D．电动机拉动绳子的功率为480W【答案】D【解析】A．吊篮匀速上升过程中质量不变，速度不变，所以吊篮的动能不变，故A错误；B．吊篮匀速上升过程中质量不变，速度不变，动能不变；但吊篮高度增加，重力势能变大，所以吊篮的机械能变大，故B错误；C．吊篮的总重力该装置动滑轮上有4段绳子承载重物，所以电动机对绳子的拉力故C错误；D．电动机处绳端移动的距离电动机拉力做的功电动机拉动绳子的功率故D正确。故选D。4．（2023·广东广州·统考一模）分别使用甲、乙两个滑轮组将重为10N的物体A在2s内匀速拉升20cm，拉力大小如图所示，下列说法正确的是（）A．甲更省力 B．乙绳子自由端移动距离更大C．两次所做的有用功都是200J D．此过程做的功比做的功多【答案】D【解析】由图得，甲滑轮组乙滑轮组A．由图得，拉着同一物体，甲绳子末端的拉力大于乙绳子末端的拉力，因此乙更省力，故A错误；

B．由得，乙绳子自由端移动距离更小，故B错误；C．两次所做的有用功都是故C错误；D．此过程做的功做的功故D正确。故选D。5．（2023·广东广州·统考二模）人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1，功率是P1；再使用定滑轮在相同时间内匀速提升该重物到同一高度，则人的拉力为F2，所做的功是W2，功率是P2，（考虑摩擦因素）则（）A．F1大于F2 B．W1大于W2C．F1小于F2 D．P1等于P2【答案】C【解析】AC．直接用F1的力匀速提升重物，则F1=G；定滑轮在相同时间内匀速提升该重物到同一高度，考虑摩擦，拉力大小F2＞G，即F1小于F2，故A不符合题意，C符合题意；B．F1小于F2，使用定滑轮时，拉力移动的距离等于物体上升的高度，根据W=Fs知，W1小于W2，故B不符合题意；D．时间相同，根据知，P1小于P2，故D不符合题意。故选C。二、填空题6．（2023·吉林延边·统考模拟预测）工人用如图所示的滑轮组来提升货物，已知货物重400N，每个滑轮重50N，若物体在10s内被提升了6m，不计绳重和摩擦，则拉力F是N，绳自由端移动的速度是m/s。【解析】[1]由图可知，承担物重绳子的股数是n=2，不计绳重和摩擦，则拉力F为[2]绳自由端移动的距离s绳=nh物=2×6m=12m绳自由端移动的速度7．（2023·广东中山·华南师范大学中山附属中学校考模拟预测）用如图所示的滑轮组，拉动水平地面上重为100N的物体匀速前进2m，测出绳子上A点拉力的大小为16Ｎ，忽略滑轮和绳重，绳子末端的拉力F至少要等于N，力F做功J，此时物体受到地面的摩擦力大小为N。【答案】83216【解析】[1]对动滑轮进行受力分析，受到了向左的两段绳子的拉力和向右的绳子的拉力，不考虑绳重与摩擦，同一根绳子处处受力相同，故绳子末端的拉力F为若考虑摩擦力，必然大于8N，故绳子末端的拉力F至少要等于8N。[2]一共有两段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动2m，则绳子移动的距离为4m，则力F做功[3]对物体A进行受力分析，在水平方向上受到了向左的拉力16N，向右的摩擦力，物体A匀速运动，拉力与摩擦力是平衡力，其大小相等，方向相反，故此时物体受到地面的摩擦力大小为16N。8．（2023·广东韶关·统考模拟预测）如图所示，把重为1000N的物体A匀速提升2m，不计滑轮自重和摩擦，则作用在细绳自由端的拉力F大小为N，细绳自由端移动了m。若提升物体A所用时间为40s，则拉力F做功的功率为W。【答案】500450【解析】[1]由图知，使用的是动滑轮，因为不计滑轮自重和摩擦，所以拉力[2]细绳自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m[3]拉力做的功W=Fs=500N×4m=2000J拉力做功功率9．（2023·山东威海·统考一模）如图所示，仓库工人用电动葫芦（滑轮组）将重为3000N的货物匀速吊起，用时10s将货物提升到了2m的高处。已知拉力F的大小为1020N，不计绳重和轴的摩擦，则动滑轮重为N；拉力的功率为W。【答案】60612【解析】[1]由图可知，承担物重绳子的股数n=3，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力G动=nFG=3×1020N3000N=60N[2]绳子自由端移动的距离s=nh=3×2m=6m拉力做的总功W总=Fs=1020N×6m=6120J拉力做功的功率10．（2023·新疆·校联考模拟预测）图中，三个物体的重力均为200N，底面积1m2，方向竖直向上的拉力F=50N，地面对物体的支持力F1N，地面受到的压强Pa。图b中，不计绳和动滑轮的重力摩擦，匀速提升中午时的拉力F2=N，物体上升5m做功J。图c中，大小活塞的面积之比时5∶1，不计摩擦及活塞的重力，则匀速举起重物时的压力F3=N。【答案】15015010050040【解析】