专题11.2 滑轮经典题型训练 培优提高题

第11章　简单机械和功

11.2　滑轮

◆要点1 定滑轮和动滑轮

（1）定滑轮：

定义：轴的位置固定不动的滑轮。

特点：不能省力，但能改变施力的方向。

实质：等臂杠杆

（2）动滑轮轮

          定义：轴的位置随被拉动物体一起运动的滑轮。

          特点：可以省力，最多省一半的力，费距离，但是不能改变力的方向。

          实质：动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。

◆要点2 滑轮组

（1）滑轮组的定义：定滑轮和动滑轮组合在一起构成了滑轮组。

（2）特点：既可以省力也可以改变力的方向。

           F=G/n（n为承担物重绳子的段数）

           S=nh（h为重物移动的距离或高度）

（3）滑轮组的组装：基本原则“奇动偶定”

     若承担物重的绳子段数为奇数，则绳子的起点从动滑轮开始绕线；

     若承担物重的绳子段数为偶数，则绳子的起点从定滑轮开始绕线。

◆要点3 其他简单机械

（1）斜面： 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面，例如盘山公路。

     特点：是一种省力的简单机械，若忽略摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体所受重力的几分之一。

（2）轮轴： 由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。

     特点：轮的半径是轴半径的几倍，加在轮上的力就是加在轴上的力的几分之一。

     实质：是一个可以连续转动的杠杆。

     作用：即可以改变用力的大小，又可以改变物体的运动速度。

Δ基础题系列

◆1. 下列说法正确的是（     ）

A．杠杆一定能够省力　                 B．定滑轮既能省力又能改变力的方向

C．动滑轮既能省力又能改变力的方向   D．滑轮组既能省力又能改变力的方向

◆2. 如图，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦），图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是（　　）

A．F1=F2           B．F3=F4             C．       D．

◆3. 如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（　　）

A．拉力F为12N，动滑轮重4N               B．拉力F为20N，动滑轮重2N 

C．拉力F为20N，动滑轮重4N               D．拉力F为12N，动滑轮重2N

◆4. 下列几种说法中正确的是（　　）

A．任何一个滑轮组都具备既省力又改变动力方向的优点 

B．滑轮组的省力情况决定于动滑轮的个数 

C．滑轮组的省力情况决定于承担物重的绳子段数 

D．任何滑轮组都具有既省力又省距离的优点 

◆5. 在水平桌面上放一个200 N的物体，物体与桌面间的摩擦力为40 N，现用如图所示的装置匀速移动物体，在不计滑轮重力和滑轮间摩擦的情况下，水平拉力F是(    )

A．200 N             B．100 N            C．80 N           D．20 N

◆6. 如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是（　　）

A．50N            B．60N          C．70N          D．120N

◆7. 如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（　）

◆8. 滑轮实质上是变形的杠杆，系在旗杆的上端，升旗用的滑轮是_______滑轮，能改变力的方向；装在起重机上，与重物一起运动的滑轮是________滑轮，能省力．

◆9. 如图为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，OA：OB=1：2，每个滑轮重100N．当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为　  　N，物体M对地面的压力为　    　N．（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计）

◆10. 小明同学用一根绳和一个滑轮，借助木桩设计出如图所示的(a)、(b)两种方案，将小木船拉上沙滩．比较两种情况木船受到的力和所用拉力大小可知，_______方案，滑轮的作用是动滑轮；另一方案中，使用滑轮没有省力，但能省_________，木船靠岸的速度_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)拉绳的速度．

◆11. 画出如图所示中，用滑轮组提升水桶最省力的绕绳方法．

第11题                 第12题                      第13题

◆12. 如图所示，汽车陷进淤泥里，驾驶员实施自救，此自救器是________(填写简单机械名称)．画出自救器绳索最省力的绕法．

◆13. 如图所示，是测量物体A与桌面间摩擦力的实验装置，实验中的滑轮是_______(选填“动滑轮”或“定滑轮”)，这种装置的作用是____________．

Δ强化题系列

◆14. 如图所示，滑轮A是 　   　滑轮，若地面对物体的阻力是200N，不计滑轮重力和摩擦，则作用在绳子自由端的拉力F= 　   　N，可使物体匀速移动。

◆15. 如图所示，用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动，A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍，若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦，则B与地面间的摩擦力为多大？

◆16. 用如图所示的滑轮组将一个重G=30N的物体用最省力的方法匀速提升10m.

（1)请在图中画出最省力的滑轮组的绕线.

（2）绳端移动的距离是多大？

（3)不计摩擦、绳重，实际拉力 F1=12N ,动滑轮的重 G动 为多少？

（4）不计摩擦、绳重，用此滑轮组提起 G'=114N 的重物，实际拉力 F2 为多少？

◆17. 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表所示

(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                    ；

(4)进一步分析实验数据,你还发现什么规律?(说明分析或计算什么,得到什么结论.写出一个即可)

 答：                                                          ；

Δ基础题系列

◆1. 下列说法正确的是（     ）

A．杠杆一定能够省力　                 B．定滑轮既能省力又能改变力的方向

C．动滑轮既能省力又能改变力的方向　   D．滑轮组既能省力又能改变力的方向

【答案】D

【解析】A、杠杆根据动力臂和阻力臂之间的关系可以分类为省力、费力、和等臂杠杆三类，故A错误；B．动滑轮是等臂杠杆，不能省力，但是可以改变力的方向，故B错误；

C、动滑轮能省力但是不可以改变力的方向，故C错误；

D、滑轮组既能含有动滑轮省力的特点，也可以有定滑轮改变力的方向的特点，故D正确。

◆2. 如图，用同一滑轮匀速提升同一重物（不计摩擦），图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是（　　）

A．F1=F2           B．F3=F4             C．       D．

【答案】B

【解析】甲图是一个动滑轮，能够省一半的力，故F1= （G物+G动）；当拉力与竖直方向有夹角，由于夹角越大，拉力越大，所以F2＞F1；乙图是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F3=F4=G物。故选B。

◆3. 如图用一个动滑轮提升重为20N的物体，当匀速向上拉动时，弹簧秤的示数为12N，若不计摩擦，拉力F和动滑轮的重力的大小是（　　）

A．拉力F为12N，动滑轮重4N               B．拉力F为20N，动滑轮重2N 

C．拉力F为20N，动滑轮重4N               D．拉力F为12N，动滑轮重2N

【答案】A

【解析】同一根绳子上的拉力都相等，因此拉力F就等于弹簧秤的示数12N；

重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，则有2F=G物+G轮，G轮=2F-G物=2×12N-20N=4N

◆4. 下列几种说法中正确的是（　　）

A．任何一个滑轮组都具备既省力又改变动力方向的优点 

B．滑轮组的省力情况决定于动滑轮的个数 

C．滑轮组的省力情况决定于承担物重的绳子段数 

D．任何滑轮组都具有既省力又省距离的优点 

【答案】C

【解析】将动滑轮和定滑轮结合在一起使用时组成滑轮组，根据滑轮组的省力特点，承担物重的绳子段数越多，越省力,与动滑轮的个数无关,且当承担物重的绳子段数是奇数时，并不能达到改变动力方向的优点，所以A、B错误，C正确，功的原理告诉我们使用任何机械都不省功，所以滑轮组使用时，一样不能既省力又省距离的，即D错误，故选C。

◆5. 在水平桌面上放一个200 N的物体，物体与桌面间的摩擦力为40 N，现用如图所示的装置匀速移动物体，在不计滑轮重力和滑轮间摩擦的情况下，水平拉力F是(    )

A．200 N             B．100 N            C．80 N           D．20 N

【答案】D

【解析】动滑轮可以省一半的力，而动滑轮克服的是物体与桌面间的摩擦力

◆6. 如图所示的滑轮组，每个滑轮重为20N，绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100N的物体，所用的拉力F是（　　）

A．50N            B．60N          C．70N          D．120N

【答案】B

【解析】图中绳子股数n=2，不计绳重及摩擦，所以拉力为：。

故选B。

◆7. 如图所示的各种情况中，用同样大小的力F将重物匀速提升，若不计摩擦和滑轮重，物重最大的是（　　）

【答案】C

【解析】若不计滑重，A是动滑轮可以省力且F=1/2G，所以G=2F；

B是定滑轮，是等臂杠杆，不省力也不费力，F=G；

C是滑轮组，有三段绳子承担货物，F=1/3G，即G=3F.

D是滑轮组，有两段绳子承担货物，F=1/2G，即G=2F.

综上所述，C选项符合题意。

◆8. 滑轮实质上是变形的杠杆，系在旗杆的上端，升旗用的滑轮是_______滑轮，能改变力的方向；装在起重机上，与重物一起运动的滑轮是________滑轮，能省力．

【答案】定；动。

【解析】升旗用的滑轮不会随着旗子移动，而是轴固定不动的定滑轮；起重机上，随重物一起运动的滑轮是动滑轮。

◆9. 如图为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，OA：OB=1：2，每个滑轮重100N．当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为　  　N，物体M对地面的压力为　    　N．（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计）

【答案】400；4500；

【解析】（1）人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，

由力的平衡条件可得：F+F支=G，则F支=G﹣F=700N﹣300N=400N，

因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，

所以工人对地面的压力：F压=F支=400N；

（2）定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，

由力的平衡条件可得：FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N；

杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA=F′A=1000N；

根据杠杆的平衡条件：FA×OA=FB×OB，且OA：OB=1：2，所以：FB===500N；

因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB′=FB=500N；

物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，

则物体M受到的支持力为：FM支持=GM﹣FB′=5000N﹣500N=4500N，

因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力：FM压=FM支持=4500N。

◆10. 小明同学用一根绳和一个滑轮，借助木桩设计出如图所示的(a)、(b)两种方案，将小木船拉上沙滩．比较两种情况木船受到的力和所用拉力大小可知，_______方案，滑轮的作用是动滑轮；另一方案中，使用滑轮没有省力，但能省_________，木船靠岸的速度_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)拉绳的速度．

【答案】甲  距离  大于

【解析】从图a中可以看出,该装置相对应于直接拉船要省一半的力,因此该装置的优点是省力,缺点是费距离;从图b中可以看出,该装置相对应直接拉船要费力,因此该装置的优点是省距离,即木船的靠岸速度大于拉绳的速度;缺点是费力.故比较两种情况木船受到的力和所用拉力大小可以知道,甲方案滑轮的作用是动滑轮.

◆11. 画出如图所示中，用滑轮组提升水桶最省力的绕绳方法．

第11题                 第12题                      第13题

【答案】

【解析】由图知，该装置是滑轮组，如果要使得最省力，那么尽可能让更多的绳子段数来承担重物，此图最多可以有三段绳子承担重物，所以如图所示。 

◆12. 如图所示，汽车陷进淤泥里，驾驶员实施自救，此自救器是________(填写简单机械名称)．画出自救器绳索最省力的绕法．

【答案】

【解析】由图知，该装置是水平使用的一组滑轮组，如果要使得最省力，那么尽可能让更多的绳子段数来承担重物，此图最多可以有三段绳子承担重物，所以如图所示。

◆13. 如图所示，是测量物体A与桌面间摩擦力的实验装置，实验中的滑轮是_______(选填“动滑轮”或“定滑轮”)，这种装置的作用是____________．

【答案】动滑轮  便于读出摩擦力的大小

【解析】由图可知，拉动滑轮时，物体与滑轮一起运动，因此该装置时动滑轮。图中动滑轮拉动物体A在水平方向做匀速直线运动时，弹簧测力计位置固定不动，方便读数，根据动滑轮特点可知，物体A受到的摩擦力与弹簧测力计的拉力大小相等，便于测出摩擦力的大小。

Δ强化题系列

◆14. 如图所示，滑轮A是 　   　滑轮，若地面对物体的阻力是200N，不计滑轮重力和摩擦，则作用在绳子自由端的拉力F= 　   　N，可使物体匀速移动。

【答案】动 ；100.

【解析】

（1）A滑轮可以随物体一起向前移动，所以A是动滑轮；

（2）物体进行匀速直线运动，物体水平方向上受到拉力和阻力，这两个力是平衡力，所以F拉=f=200N，对物体的拉力有两段绳子承担，所以F=0.5F拉=0.5×200N=100N，故答案为：动；100。

◆15. 如图所示，用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动，A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍，若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦，则B与地面间的摩擦力为多大？

【答案】80N

【解析】根据题意知,用200N拉物体在水平面上匀速向左运动,设F为拉力,F1为绳子拉物体的力,则F=f+F1, 

根据题意可以知道F1=4f,则F=f+F1= f+4f=5f=200N , 计算得出f=40N,则F1=4f=4×40N=160N, 

因为是同一根绳,所以B受拉力=160N/2=80N, 则B与地面间的摩擦力等于B受拉力为80N

◆16. 用如图所示的滑轮组将一个重G=30N的物体用最省力的方法匀速提升10m.

（1)请在图中画出最省力的滑轮组的绕线.

（2）绳端移动的距离是多大？

（3)不计摩擦、绳重，实际拉力 F1=12N ,动滑轮的重 G动 为多少？

（4）不计摩擦、绳重，用此滑轮组提起 G'=114N 的重物，实际拉力 F2 为多少？

【答案】（1）如下图    （2）绳端移动的距离为30m；   （3）动滑轮重为6N；

（4）拉力的大小为40N；

【解析】（1）先将绳子的一段固定在动滑轮上，依次绕定滑轮和动滑轮，可知由三段绳子承担总重，为最省力的绕法；如图：(滑轮组的设计与组装)

（2）绳子自由端移动的距离：s=nh=3×10m=30m(滑轮组及其工作特点)

（3）动滑轮重： G动=3F1−G=3×12N−30N=6N (滑轮组及其工作特点)

（4）拉力: F2=13(G'+G动)=13(114N+6N)=40N (滑轮组中拉力的计算)

◆17. 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表所示

(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                    ；

(4)进一步分析实验数据,你还发现什么规律?(说明分析或计算什么,得到什么结论.写出一个即可)

 答：                                                          ；

【答案】 (1)能省力；(2)改变力的方向；(3)费距离；(4)使用机械不省功.

【解析】(1)在丙中,拉力,故使用动滑轮时省力;

(2)在乙中,拉力,但是向下用力,故使定滑轮可以改变用力的方向;

(3)乙的距离为,丙中的距离为0.4,故使用动滑轮费距离;

(4)不用机械所做的功,

使用定滑轮做的功,

使用动滑轮做的功,

;,可见使用机械不省功.