4.1.2简单机械-滑轮（重点练）（备作业）（解析版）

4.1.2简单机械-滑轮（重点练）一、单选题1．如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（）A．它是定滑轮，用它可以省力 B．它是定滑轮，用它可以改变力的方向C．它是动滑轮，用它可以省功 D．它是动滑轮，用它可以省力【答案】B【解析】国旗杆顶部的滑轮的轴固定不动，所以是定滑轮，定滑轮在实质上是等臂杠杆，可以改变力的方向，但不能省力。故选B。2．如图所示，小明先后用F1、F2、F3的力匀速拉起重物，若摩擦不计，则（）A．F1大于F2 B．F1大于F3 C．F1等于F2 D．F2小于F3【答案】C【解析】使用定滑轮时，若摩擦不计，绳子自由端的拉力等于物重。即F1=F2=F3=G定滑轮只起到了改变拉力方向的作用，而对力的大小并未造成影响。故选C。3．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法。物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力C．甲图中的拉力大于乙图中的拉力 D．甲图中的拉力为乙图中拉力的两倍【答案】C【解析】如图甲是定滑轮，只改变力的方向，不改变力的大小，乙图为动滑轮，省一半的力，费二倍的距离，故甲的拉力为500N，而乙要拉动物体和动滑轮，故乙的拉力为所以甲图中的拉力大于乙图中的拉力。故选C。4．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（）A．G＝2.5牛s＝0.1米 B．G＝2.5牛s＝0.4米C．G＝10牛s＝0.1米 D．G＝10牛s＝0.4米【答案】D【解析】由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为s＝0.2m×2＝0.4m不计滑轮自重及摩擦，则F＝GG＝2F＝2×5N＝10N故选D。5．利用如图所示的动滑轮（重0.5N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（）A．竖直匀速提升0.5N的钩码 B．竖直匀速提升1.0N的钩码C．竖直匀速提升1.5N的钩码 D．竖直匀速提升2.0N的钩码【答案】A【解析】使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力为F＝(G+G动)当钩码重力G≤G动时F≥G即当动滑轮重力大于或等于物体的重力时，不能证明使用动滑轮能省力；因为动滑轮重0.5N，所以提升钩码重力小于或等于0.5N时不能证明。故选A。6．在图中，物体A的重力为G，在拉力F的作用下，物体沿水平桌面做匀速直线运动，已知物体受到的摩擦力为f，则人对绳的拉力F的大小等于（）A．0.5G B．2G C．0.5f D．2f【答案】C【解析】当在水平方向使用动滑轮时，拉力所要克服的是摩擦力。绳子对A的拉力就等于A所受到的摩擦力，作用在动滑轮上的绳子有2段，则得故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。7．如图所示，用同一根杠杆或同一个滑轮提起同一重物G，滑轮和杠杆自身重力不计，使重物G都处于静止状态，其中用力最大的是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F4【答案】B【解析】A．由于杠杆平衡，动力臂大于阻力臂，所以，故A不符合题意；B．由于杠杆平衡，动力臂小于阻力臂，所以，故B符合题意；C．使用定滑轮，，故C不符合题意；D．使用动滑轮，，故D不符合题意。故选B。8．如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物，不计滑轮的重力和摩擦，则F1、F2、F3的大小关系为（）A．F1＜F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＜F2 D．F1＜F3＜F2【答案】D【解析】不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下：左边的滑轮是动滑轮，能省一半的力，故右边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故中间的滑轮是动滑轮，F2作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则所以故选D。9．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的关系是（）

A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3【答案】D【解析】三幅图物体重力与接触面粗糙程度相同，则与地面摩擦力相同，第一幅图为定滑轮，只改变力的方向，则拉力为F1=f第二三幅图为动滑轮，根据绳子段数关系可知，拉力分别为综合可得故选D。10．如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（）A．20N0.2m/s B．20N0.8m/s C．5N0.2m/s D．5N0.8m/s【答案】A【解析】由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度应该是物体速度的一半，即v=0.2m/s；此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为F=2G=2×10N=20N故选A。二、填空题11．使用定滑轮______力，但能够_______力的方向，给工作带来方便。【答案】不省改变【解析】根据定滑轮的工作特点解答：所以使用定滑轮不省力，但能够改变力的方向，给工作带来方便。在使用滑轮时，________的滑轮叫动滑轮。动滑轮实质上是动力臂是阻力臂____的杠杆，所以使用它可以省____力，但不能改变____。【答案】轴随物体一起移动2倍动方向13．如图所示，滑轮_____可以看作省力杠杆（选填“A”或“B”）；若拉力F1、F2的大小均为20牛，拉动物体匀速上升，不计摩擦和滑轮重力，则物体重力GA为_____牛，GB为_____牛。若拉力F1、F2上升高度为2米，则重物GA上升_____米，重物GB上升_____米。【答案】B204021【解析】[1]由图可知，A的轴固定不动，是定滑轮，本质是等臂杠杆；B与物体一起上升，是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。[2]使用定滑轮不省力也不费力，故GA=F1=20N物体重力GA为20牛。使用动滑轮省一半的力，故GB=2F2=220N=40NGB为40牛。[3]若拉力F1上升高度为2米，则重物GA上升高度等于F1上升高度，即上升2米。[4]拉力F2上升高度为2米，则重物GB上升高度等于F2上升高度的一半，即上升1米。14．一辆汽车不小心陷进了泥潭中，司机按图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出，如果汽车所受阻力为1600N，则甲图人匀速拉动汽车的拉力至少为_____，乙图人匀速拉动汽车的拉力至少为_____，其中比较省力的是_____图（绳与滑轮间的摩擦忽略不计）。【答案】1600800乙【解析】[1]甲图滑轮为定滑轮，使用它不省力，只能改变力的方向，则甲图人匀速拉动汽车的拉力至少为F=f=1600N甲图人匀速拉动汽车的拉力至少为1600N。[2]乙图滑轮为动滑轮，使用它可以省一半的力，则乙图人匀速拉动汽车的拉力至少为F′===800N乙图人匀速拉动汽车的拉力至少为800N。[3]FF′，故比较省力的是乙图。15．如图所示，物体A的质量为5kg．在水平方向拉力F的作用下，物体恰好以0.1米/秒的速度匀速前进．已知拉力F的大小为20牛，物体A受到的摩擦力为_______牛，拉力F的速度为_______米/秒，1分钟内拉过的绳子的长度为_______米．（假设绳子足够长，滑轮重不计、绳子和滑轮间的摩擦不计）【答案】400.212【解析】滑轮为动滑轮，绕绳子的段数是2段；物体A匀速前进，不计绳和滑轮重，F＝f，f＝2F＝220N＝40N；1分钟物体A运动的距离s＝vt＝0.1m/s60s＝6m，1分钟内拉过的绳子的长度s’＝2s＝26m＝12m;拉力F的速度v’＝＝0.2m/s.16．如图所示，用不同方法利用滑轮拉同一物体在同一水平地面做匀速直线运动，若物体与地面间的摩擦力为2N。则拉力大小分别为F1=______N，F2=______N，F3=______N。

【答案】214【解析】[1]不计绳重和动滑轮重、不计滑轮与绳间摩擦，物块与地面的摩擦力为f，则：甲滑轮为定滑轮，不省力，则F1=f=2N[2]乙滑轮为动滑轮，省一半的力，则F2=f=1N[3]丙滑轮为动滑轮，F3作用在动滑轮上，则滑轮受到向左的力2f等于向右的拉力F3，即F3=2f=4N17．某同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。比较(a)、(b)两图可知：________。比较(b)、(c)、(d)三图可知：________。【答案】使用定滑轮不能省力，但可以改变拉力的方向使用定滑轮提起重物，沿不同方向的拉力大小都相等【解析】[1](a)图使用测力计直接提起两个钩码，拉力向上，b图通过定滑轮提起两个相同的钩码，两次的测力计示数相等，但b图拉力方向向下，可心得出结论使用定滑轮不能省力，但可以改变拉力方向；[2]由b、c、d三图可以看出，使用定滑轮，当拉力方向改变时，拉力大小不变，所以得出结论，使用定滑轮时，不省力，力的大小与力的方向无关。18．如图，物体A重，放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接重为的物体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______。若在物体A上加一个水平向左的拉力，使物体A沿桌面水平向左匀速直线运动，则所加的拉力的大小为______。（不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦）【答案】36【解析】[1]由图示知，在不计绳子、滑轮的质量及绳子与滑轮间的摩擦时，物体A受到绳子的拉力F1=GB=×6N=3N此时A匀速向右直线运动，则A受到的摩擦力与绳子的拉力是一对平衡力，所以f1=F1=3N[2]在A上加一个水平向左的拉力F时，A向左做匀速直线运动，此时A在水平方向上的三个力：向左的拉力、绳子向右的拉力及向右的摩擦力，是平衡力，所以向左的拉力F=F1+f1=3N+3N=6N三、计算题19．某人用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能。重物的质量为3千克，若小腿拉绳使重物匀速上升。求：小腿对绳的拉力。【答案】29.4牛【解析】图中滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，小腿对绳的拉力F=G=mg=3kg×9.8N/kg=29.4N答：小腿对绳的拉力是29.4N。20．如图所示，物体重180牛，动滑轮重20牛，绳重和摩擦不计．在拉力F的作用下，物体正以0.1米/秒的速度匀速上升．求：（1）拉力F；（2）2分钟时拉起绳子的长度．（假设绳子足够长）【答案】(1)100N；(2)24m．【解析】(1)因为绳重与摩擦不计，所以拉力F==100N；(2)因为动滑轮由两段绳子吊着物体，则绳自由端的速度是物体速度的2倍，即v绳=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，2分钟绳子自由端移动的距离为：s绳=v绳t=0.2m/s×2×60s=24m．答：(1)绳的拉力为100N；(2)2分钟绳子自由端移动的距离为24m．四、实验题21．小亮同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起相同的钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，根据要求填写相关内容。①由图的研究过程可知：小亮正在研究使用定滑轮时，_________与_________的关系。②由图的研究过程可归纳得出的初步结论：__________。【答案】拉力的大小拉力的方向使用定滑轮匀速提起同一物体，沿各个方向的拉力大小都相等【解析】①[1][2]从图中可看出，a、b、c三种情况，每次拉力的方向都不相同。可见小亮在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数变化情况。所以小亮是在探究所用拉力的大小与拉力方向的关系。②[3]困为定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不能省力，所以虽然拉力方向变了，但力的大小不会改变。22．某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。已知动滑轮的重为0.2牛。（1）比较（a）、（b）两图可知：________；、（2）比较（b）、（c）、（d）三图可知：_________

【答案】使用动滑轮提升重物时，可以省一半的力，但不能改变用力方向使用动滑轮匀速提升相同重物时，拉力方向与竖直方向的夹角越大，拉力越大【解析】（1）[1]分析比较图（a）、（b）可知：物体和动滑轮的总重为2.2N，使用动滑轮时，拉力为1.1N，可见使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但不能改变用力方向。（2）[2]分析比较图（b）、（c）、（d）可知：使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但拉力与竖直方向夹角越大，拉力越大。23．如图是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置。他按图示提起钩码时注意保持测力计匀速移动，分别测得一组数据如下表所示钩码重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请你分析：（1）比较测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是______；（2）比较测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是______；（3）把钩码升高相同的高度，比较乙和丙实验测力计移动的距离，可知：使用动滑轮______；

【答案】省力改变了用力的方向费距离【解析】（1）[1]由表中的数据知，在丙中，拉力故使用动滑轮的好处是省力。（2）[2]由表中的数据知，在乙中，拉力虽然拉力与物重相等，但是向下用力，故使定滑轮的好处可以改变用力的方向。（3）[3]乙测力计移动距离为0.2m，丙测力计移动距离为0.4m，故使用动滑轮费距离。24．某小组同学研究使用动滑轮匀速提起物体时，竖直向上的拉力F的大小的变化情况。他们按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的滑轮重力G滑、物体重力G物和拉力F的大小分别记录在表一、表二中。表一：动滑轮G甲=5N表二：动滑轮G乙=4N序号G物（牛）F（牛）序号G物（牛）F（牛）144.5623.0265.5744.0386.5865.04107.5986.051210107.0（1）分析比较表一或表二中的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体时，______；（2）分析比较实验序号______的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑越大，F越大；（3）完成表格中数据的填写：序号5中F=______牛；（4）综合分析表中的数据及相关条件，还可以得出的实验结论是：当G物______G滑时，使用动滑轮不能省力（即F≥G物）。【答案】G滑相等，G物越大，F越大1与7（或2与8或3与9或4与10）8.5≤【解析】（1）[1]分析表一数据，动滑轮G甲=5N，当G物逐渐增大时，拉力F也逐渐增大。（2）[2]要探究当G物相等时，G滑越大，F越大，需从表一和表二中对比数据，序号1和序号7，物重都为4N，动滑轮乙重，拉力乙更大。（或2与8或3与9或4与10）（3）[3]动滑轮G甲=5N，G物=12N，对动滑轮做受力分析可计算出F=8.5N。（4）[4]由表中数据可知，当物体重力小于动滑轮的重力时，施加的拉力大于物体重力，当物体重力大于动滑轮的重力时，施加的拉力小于物体的重力，所以可以得出结论当G物≤G滑时，使用动滑轮不能省力。25．小红在学习完“动滑轮省一半力的知识点”后，她觉得结论与真实情况肯定有偏差；所以她再一次进行如图所示实验，实验时她选择不同滑轮缓慢竖直提起6N的物体，记录的数据如下表。（不考虑滑轮与绳子之间的摩擦力）实验序号滑轮重力（牛）弹簧测力计示数（牛）113.5224.0334.544（1）比较实验序号1、2、3，可得初步结论：用动滑轮缓慢竖直提起同一重物时，______；（2）实验序号4中的弹簧测力计示数是_____牛；（3）根据表中信息推理，当_________时，弹簧测力计的示数等于物体重力的一半；（4）若小红同学还想继续研究缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择_____滑轮与_____重力的物体来进行实验对比（选填“相同”或“不同”）。【答案】可以省力5滑轮重力为0相同相同【解析】(1)[1]比较了实验序号1、2、3弹簧测力计的示数和对应的物体重力，可知使用动滑轮匀速提起重物，可以省力。(2)[2]实验序号4中的弹簧测力计示数是(3)[3]根据表中信息以及可知，当滑轮重力为0时，弹簧测力计的示数等于物体重力的一半。(4)[4][5]根据控制变量法的应用要求，研究拉力方向对拉力的影响时，只改变拉力的方向，其他的因素应该一样，所以需要选择相同滑轮与相同重力的物体来进行实验对比。26．为研究沿光滑斜面向上拉重物所需的拉力大小与哪些因素有关，某实验小组同学利用如图所示的装置进行实验。实验时多次改变斜面长度和高度，每一次用弹簧测力计拉动重为1牛的物体从斜面底端缓慢拉伸至顶端，实验数据记录在表一、表二和表三中。(1)分析比较实验序号_____的数据及相关条件，可得的初步结论是：沿光滑斜面缓慢提升同一重物时，当斜面高度相同时，拉力与斜面长度成反比；(2)分析比较实验序号1与4与8（或2与5）的数据及相关条件，可得的初步结论是：沿光滑斜面缓慢提升同一重物时，_____；(3)进一步综合分析比较表一、表二、表三的数据及相关条件，并归纳得出结论。表一次数h（米）L（米）F（牛）10.050.500.120.101.000.130.202.000.1表二次数h（米）L（米）F（牛）40.100.500.250.201.000.260.301.500.2表三次数h（米）L（米）F（牛）70.100.250.480.200.500.490.300.750.4（a）分析比较表一或表二或表三的数据及相关条件，可得：沿光滑斜面缓慢提升同一重物时，_____；（b）分析比较表一和表二和表三的数据及相关条件，可得：沿光滑斜面缓慢提升同一重物时，_____。【答案】2、4、7或3、5、8或6、9在斜面长度一定时，拉力F与高度h成正比斜面的高h与斜面的长度L之比相同，拉力F也相同斜面的高h与斜面的长度L之比越大，拉力F也越大【解析】(1)[1]要研究沿光滑斜面提升同一重物时拉力与斜面长度的关系，需要控制斜面的高度相同，改变长度，实验