2024年中考物理一轮复习—滑轮的相关计算(受力分析)(答案)

2024年中考物理一轮复习—滑轮的相关计算(受力分析)
滑轮的实质——变形的杠杆:定滑轮的实质——等臂杠杆
如图所示,定滑轮的轴心O为支点,动力臂L1与阻力臂L2都是滑轮的半径r。
用平衡力的知识研究定滑轮的特点
动滑轮的实质——动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
动滑轮相当于一根杠杆,支点在绳和轮相切的O处;拉力F1是动力,重物的拉力是阻力F2;动力臂L1是轮直径、阻力臂L2是轮半径。
用平衡力的知识研究动滑轮的特点
动滑轮的特殊用法(拉力作用在轴上)
确定绳子的段数(n)的方法
1.(2022·陕西省汉中市·期末考试)如图所示,不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、、,它们的大小关系正确的是
( )
A. B. C. D.
2.(2023·全国·同步练习)某同学旅游时,发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升牛的重物不计摩擦和装置的自重。下列说法正确的是( )
A. 可以把、简化看成动滑轮
B. 人将绳拉过米时,物体也上升米
C. 物体匀速上升时,人对绳的拉力为牛
D. 利用该装置不能省力,但能改变力的方向
3.(2023·江苏省常州市·月考试卷)如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平,若衣服和晾衣架等总重,每个滑轮重各种摩擦力及绳重忽略不计,则静止时绳子拉力为( )
A. B. C. D.
4.(2023·全国·同步练习)如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,,,甲、乙两种情况下绳子在相等拉力作用下静止。则每个动滑轮的重力为( )
A.
B.
C.
D.
5.(2023·海南省·历年真题)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
6.(2021·福建省福州市·月考试卷)如图所示,物体,的重分别为、,滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计,此时物体在水平面上向右作匀速直线运动,若用力向左拉物体,使物体向左作匀速直线运动,则
( )
A. B. C. D.
7.(2021·全国·单元测试)小明和小杰握住两根较光滑的木棍,小华将绳子的一端系在其中一根木棍上,然后按如图所示依次将绳子绕过两根木棍,小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后,小华在图中处拉绳子的另一端,用很小的力便能拉动他们.
两根木棍和绳子组成的机械相当于_________.
若小华所用的拉力为,则小明和小杰受到的拉力分别为_______和_______摩擦忽略不计
8.(2023·江苏省徐州市·月考试卷)如图所示,物体重,沿水平方向匀速拉动物体前进时,若物体与地面间的摩擦力,不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。则重物相对滑轮是______ 填“静止”或“运动”的,绳端的拉力 ______ ;当绳子自由端向左移动时,物体向左移动______ 。
9.(2023·江苏省宿迁市·月考试卷)如图甲所示,小明将空吊篮提升到高处,拉力随时间变化的图象如图乙所示,空吊篮上升的图象如图丙所示,空吊篮重,绳子能承受的最大拉力为,忽略绳重、摩擦和空气阻力,在内空吊篮处于______ 选填“平衡”或“非平衡”状态,动滑轮重为______ ,吊篮最多能装货物的质量为______ 。取
10.(2019·四川省达州市·期末考试)有一个矿井,深,有两个工人将一个重为的矿石从井底以匀速拉向井面,如图,动滑轮重,不计其他摩擦。如果两个工人始终保持相同的速度拉矿石,则其中一个工人用的拉力______,该拉力的功率为______。
11.(2021·全国·模拟题)如图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略滑轮重、绳重和摩擦。甲方式______ 选填“能”或“不能”省力,乙方式______ 选填“能”或“不能”改变力的方向,若货物重,用乙方式快递小哥至少要用______ 的拉力。
12.(2023·江西省赣州市·期末考试)如图所示,将重的物体匀速拉高,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,绳子自由端被拉下______ ,横梁受到的拉力为______ 。
13.(2023·广西壮族自治区桂林市·期末考试)如图所示是小林用滑轮提升重物的情景,不计绳重及绳轮摩擦,且滑轮远比钩码轻。
图甲中的滑轮是______ 选填“定”或“动”滑轮;改变拉力的方向匀速提升钩码时,弹簧测力计的示数分别为和,则 ______ 选填“”、“”或“”。
图乙的滑轮组中,动滑轮被______ 股绳子吊起;弹簧测力计拉动绳子自由端移动的距离 ______ 选填“大于”、“小于”或“等于”钩码上升的高度;使用滑轮组的好处是既可以______ 又可以改变拉力方向。
1.(2022·江苏省无锡市·期中考试)如图所示,某同学用重为的动滑轮匀速提升重为的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力的可能值是
( )
A. B. C. D.
2.(2021·全国·单元测试)如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图.它由个定滑轮和个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降.假设在升降过程中衣架横梁保持水平,若衣服和晾衣架等总重,每个滑轮重各种摩擦力及绳重忽略不计,则静止时绳子拉力为( )
A. B. C. D.
3.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)如图所示,物重为的物体在不同简单机械中均处于平衡状态不计机械自重和摩擦,拉力、、的大小关系是( )
A. B. C. D.
4.(2023·全国·同步练习)在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示,有关力的分析正确的是( )
A. 车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B. 车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C. 脱困必需的拉力时,绳索自由端的力至少为
D. 脱困必需的拉力时,绳索自由端的力至少为
5.(2023·全国·单元测试),两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示,把体积相等的,物体挂在滑轮组下,若要使它们处于静止状态,则图乙的虚线框内悬挂物体的个数是不计摩擦和滑轮的自重( )
A. 个 B. 个 C. 个 D.
6.(2023·江苏省苏州市·模拟题)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉。使用时,若绳处固定不动,手在处需用力拉绳,使重物匀速上升;若绳处固定不动,腿在处需用力拉绳,使重物匀速上升。不计绳重和摩擦,则( )
A.
B.
C.
D.
7.(2022·北京市市辖区·模拟题)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,物体在匀速下降时,通过滑轮组拉着物体使其在水平面上做匀速直线运动,此时物体受到绳子水平向左的拉力为。当用一个水平向右的拉力拉动物体时,物体恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A. 物体所受滑动摩擦力为 B. 物体所受重力为
C. 支架受到滑轮组的拉力为 D. 物体受到水平向右的拉力为
8.(2023·河北省邯郸市·期末考试)如图所示,物体、的重分别为、,滑轮和绳子的重忽略不计,此时物体在水平面上向右作匀速直线运动,若用力向左拉物体,使物体向左作匀速直线运动,则( )
A. B. C. D.
9.(2021·全国·单元测试)如图所示是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置不考虑滑轮重和摩擦使用时:瘦子固定不动,胖子用力拉绳使重物匀速上升.胖子固定不动,瘦子用力拉绳使重物匀速上升.下列说法中正确的是
( )
A. B. C. D. 以上说法都不对
10.(2022·广西壮族自治区柳州市·期中考试)如图所示,物体重,物体重,在物体的作用下,物体恰好在水平桌面上做匀速直线运动,则物体所受的摩擦力等于______ ;如果在物体上加一个水平向左的拉力,使物体匀速上升,则拉力的大小为______ 。不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦
11.(2023·江苏省常州市·月考试卷)常州某小学大门口,设有护学岗标志牌及其固定装置:铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹,铁夹夹着重的护学岗标志牌,铁夹张开幅度越大,夹得越紧。放学时,值班教师用的力可将标志牌竖直向上匀速拔出,此过程中,标志牌杆受到铁夹的摩擦力方向______、大小为______。雨天,标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化?同学们展开合理猜想。
猜想:考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”,导致标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变大,理由是______。
猜想:考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”,导致标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变小,理由是______。
同学们讨论后,认为猜想、猜想都合理,为确定哪一种猜想起主导作用,同学们先采用原始方案,测量时发现超出测力计的量程,于是设计出改进方案、改进方案,如图所示,每个滑轮重均为,不计绳重及滑轮处摩擦。
应采用改进方案______进行探究,实验时,匀速拔出过程中,测力计示数为,拔出后静止时,测力计示数为。淋湿、吸水后标志牌重为______。雨天,标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为______,猜想______起主导作用。
12.(2023·广西壮族自治区桂林市·期中考试)如图,杠杆在水平位置平衡,人的重量为,物体重为,::,每个滑轮重为;在拉力的作用下,物体以的速度匀速上升了。杠杆与绳的自重、摩擦均不计求:
物体的重力;
绳子自由端移动速度;
地面对人的支持力;
物体对水平地面的压力。
13.(2023·广东省茂名市·期中考试)如图所示,物体重,已知,不计动滑轮重和摩擦,为使轻质杠杆保持水平平衡,求:
点受到的拉力至少为多大?
点受到的拉力至少为多大?
1.(2023·云南省昆明市·模拟题)如图所示,分别用滑轮和滑轮组匀速提升同一重物时,所用拉力分别为、、、,若不计绳重、动滑轮重及摩擦,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2021·安徽省·单元测试)如图所示,质量为的人站在质量为的吊篮内,他为了使自己和吊篮在空中保持静止。至少用多大拉力拉住绳子( )
A. B. C. D.
3.如图所示,用滑轮组将重为的重物匀速提起,动力应为不计绳重、滑轮重及摩擦( )
A. B. C. D.
4.多选题(2023·辽宁省盘锦市·模拟题)如图所示,,,此时物体相对于地面静止,物体以的速度在物体表面向左做匀速直线运动不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 的功率为
B. 弹簧测力计读数为
C. 物体对物体的摩擦力向左,大小为
D. 如果增大物体可能向左运动
5.(2021·江西省景德镇市·期中考试)如图所示的滑轮组,若动滑轮和绳的重力及摩擦力不计,挂上重物、以及个质量为的钩码后,恰好平衡,保持静止,下列说法正确的是( )
A. 移除重物、下面的个钩码,将上升
B. 移除重物、下面的个钩码,将下降
C. 在重物、下面再各挂个的钩码,将上升
D. 在重物、下面再各挂个的钩码,将下降
6.(2023·全国·单元测试)如图装置,为水平轻质杠杆,为支点,::,,水平地面上的物体通过细绳悬挂在点,、、通过滑轮连接,滑轮悬挂于点,恰好匀速下降,此时地面对物体的支持力为,则受到的重力为______若用力沿水平方向向右匀速拉动物体,使匀速上升,则力的大小为______绳重、滑轮重及滑轮的摩擦不计
7.(2020·湖南省长沙市·模拟题)如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由滑轮、,长方体物块、以及轻质杠杆组成。物块通过细绳与滑轮相连,物块通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且。已知物块的密度为,底面积为,高,物块的重力为。每个滑轮重为,滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,取求:
当物块的顶部刚没入水面时,物块所受的拉力大小;
若水位发生变化,当电子秤的示数为时,物块露出水面的高度;
由于电子秤是一个压力表,只有在之间的压力值时,才能够准确地显示,为了能够将水库水位最大范围地被显示出来,在原装置的基础上把改装成一个装水的容器,其总重力可以通过加水或排水来调节。求改装后的总重力范围。
参考答案
1.(2022·陕西省汉中市·期末考试)如图所示,不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为、、,它们的大小关系正确的是
( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】滑轮组中相关量的计算、动滑轮及其工作特点
【解析】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,假设物块与地面的摩擦力为,中滑轮为定滑轮,处于绳端,所以;中滑轮为动滑轮,处于绳端,则;中滑轮为动滑轮,滑轮、物体匀速运动,滑轮受到向左的力等于向右的拉力,即,所以,故A符合题意.
2.(2023·全国·同步练习)某同学旅游时,发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升牛的重物不计摩擦和装置的自重。下列说法正确的是( )
A. 可以把、简化看成动滑轮
B. 人将绳拉过米时,物体也上升米
C. 物体匀速上升时,人对绳的拉力为牛
D. 利用该装置不能省力,但能改变力的方向
【答案】C
【知识点】滑轮组中相关量的计算、动滑轮及其工作特点
【解析】解:
A、提升物体时,的轴固定不动,属于定滑轮;和物体一起移动,属于动滑轮,故A错;
B、由图知,、组成滑轮组,,则拉力端移动距离;人将绳拉过时,物体上升的高度,故B错;
C、不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力:,故C正确;
D、由项解答和图示可知,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故D错。
故选:。
轴固定不动的滑轮是定滑轮,滑轮和物体一起移动的滑轮是动滑轮;
由图知,、组成滑轮组,,拉力端移动距离;
不计摩擦和装置的自重,拉力;
利用该装置既能省力,又能改变力的方向。
本题考查了滑轮的分类以及滑轮组的特点,确定承担物重的绳子股数、利用好不计摩擦和装置的自重拉力是关键。
3.(2023·江苏省常州市·月考试卷)如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图它由个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降假设在升降过程中衣架横梁保持水平,若衣服和晾衣架等总重,每个滑轮重各种摩擦力及绳重忽略不计,则静止时绳子拉力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:从图中看出由根绳子承担物重,故绳子自由端的拉力。
故选:。
在滑轮组中,拉物体的力由几根绳子承担,则绳子自由端的力为拉物体的力的几分之一。
本题考查了滑轮组的特点。在滑轮组中,拉物体的力由几根绳子承担,则绳子自由端的力为拉物体的力的几分之一。
4.(2023·全国·同步练习)如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,,,甲、乙两种情况下绳子在相等拉力作用下静止。则每个动滑轮的重力为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数分别为:,,
已知每个滑轮的重力相等,设动滑轮的重力为,
不计绳重和摩擦力,则拉力分别为:,,
由题知,
所以,,
即:,
解得动滑轮的重力:。
故选:。
先确定使用滑轮组承担物重的绳子股数,不计绳重和摩擦力,拉力,已知拉力大小相同,据此列方程求出动滑轮的重力。
本题考查了使用滑轮组时拉力的计算,关键是利用好关系式:不计绳重和摩擦力,拉力。
5.(2023·海南省·历年真题)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】滑轮组中相关量的计算、其他简单机械、杠杆的平衡条件
【解析】解:分别用如图四种机械提起同一重物,忽略机械自重和摩擦:则
A、根据杠杆平衡条件可得:,则;
B、由图可知,该滑轮组由股绳子承担物重,拉力等于物重;
C、由图可知,该滑轮组由股绳子承担物重,拉力为物重的二分之一;
D、由图可知,该滑轮组由股绳子承担物重,拉力为物重的二分之一。
综上分析可知,最省力的是。
故选:。
根据杠杆平衡条件来分析;
忽略机械自重和摩擦,滑轮组绳子拉力为物重的来分析。
本题考查学生对杠杆平衡条件和滑轮及滑轮组的综合理解和运用。
6.(2021·福建省福州市·月考试卷)如图所示,物体,的重分别为、,滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计,此时物体在水平面上向右作匀速直线运动,若用力向左拉物体,使物体向左作匀速直线运动,则
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】摩擦力的大小、滑轮组中相关量的计算、二力平衡的条件及应用、同一直线上二力合成的应用
【解析】【分析】
此题考查了滑轮组的省力特点及二力平衡条件的应用,能够判断出摩擦力的大小和方向是解决此题的关键。
由图知,此滑轮组由段绳子承担物重,所以,根据二力平衡条件确定出摩擦力的大小;
当拉动向左运动时,摩擦力的方向水平向右,根据二力平衡条件确定出拉力的大小。
【解答】
由图知,,此滑轮组由段绳子承担物重,所以,;
在水平方向受到的摩擦力和绳对的拉力平衡,所以,方向水平向左;
若使物体向左作匀速直线运动,则受摩擦力大小不变,摩擦力水平向右,则 ,故D正确,ABC错误。
故选D 。
二、填空题(本大题共6小题,共12分)
7.(2021·全国·单元测试)小明和小杰握住两根较光滑的木棍,小华将绳子的一端系在其中一根木棍上,然后按如图所示依次将绳子绕过两根木棍,小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后,小华在图中处拉绳子的另一端,用很小的力便能拉动他们.
两根木棍和绳子组成的机械相当于_________.
若小华所用的拉力为,则小明和小杰受到的拉力分别为_______和_______摩擦忽略不计
【答案】滑轮组

【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】【分析】
本题意在考查对滑轮组等所学知识的识记能力和综合应用能力,及熟记和理解基础知识是解答此题的关键。
【解答】
两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组。
若小华所用的拉力为,则小明和小杰受到的拉力分别为和。摩擦忽略不计
故答案为:
滑轮组

8.(2023·江苏省徐州市·月考试卷)如图所示,物体重,沿水平方向匀速拉动物体前进时,若物体与地面间的摩擦力,不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。则重物相对滑轮是______ 填“静止”或“运动”的,绳端的拉力 ______ ;当绳子自由端向左移动时,物体向左移动______ 。
【答案】静止
【知识点】滑轮组中相关量的计算、滑轮组及其工作特点
【解析】解:重物相对滑轮位置不变,是静止的;
由图可知,滑轮组绳子的有效股数,
不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦,绳端的拉力:

当绳子自由端向左移动米时,物体向左移动的距离:

故答案为:静止;;。
重物相对滑轮位置不变,是静止的;
由图可知滑轮组绳子的有效股数,不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦,根据求出绳端的拉力,根据求出物体向左移动的距离。
本题考查了滑轮组绳子拉力和物体移动距离的计算,利用好“”和“”是关键。
9.(2023·江苏省宿迁市·月考试卷)如图甲所示,小明将空吊篮提升到高处,拉力随时间变化的图象如图乙所示,空吊篮上升的图象如图丙所示,空吊篮重,绳子能承受的最大拉力为,忽略绳重、摩擦和空气阻力,在内空吊篮处于______ 选填“平衡”或“非平衡”状态,动滑轮重为______ ,吊篮最多能装货物的质量为______ 。取
【答案】非平衡
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:由图丙可知,在内空吊篮的速度在变大,所以在内空吊篮处于非平衡状态;
由图甲知,吊起动滑轮绳子的股数,由图丙可知,时,吊篮匀速运动,此时绳子的拉力;
忽略绳重、摩擦和空气阻力,由公式可知,动滑轮重力为;
忽略绳重、摩擦和空气阻力,当时,由公式可知,吊篮最多能装货物的重力;
由可知,货物的质量。
故答案为:非平衡;;。
平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态;
由图甲知,吊起动滑轮绳子的股数,由图丙可知,时,吊篮匀速运动;忽略绳重、摩擦和空气阻力,利用公式求动滑轮重;
忽略绳重、摩擦、空气阻力,根据求出吊篮最多能装货物的重力,利用求出货物的质量。
本题考查了使用滑轮组时绳子拉力的计算和所提物体重力的计算、物体运动状态的判断以及重力公式的灵活运用,有一定难度。
10.(2019·四川省达州市·期末考试)有一个矿井,深,有两个工人将一个重为的矿石从井底以匀速拉向井面,如图,动滑轮重,不计其他摩擦。如果两个工人始终保持相同的速度拉矿石,则其中一个工人用的拉力______,该拉力的功率为______。
【答案】
【知识点】滑轮组中相关量的计算、功率的计算
【解析】解:
由图知,该滑轮组由两股绳子共同承担物体和动滑轮的总重力,
不计绳重与其他摩擦,则每个工人的拉力均为:

由于两端绳子以相同速度向后拉,所以其中一端绳子移动的速度等于物体上升的速度为,
该拉力的功率:

故答案为:;。
由图可知,该滑轮组由两股绳子共同承担物体和动滑轮的总重力,不计绳重与其他摩擦,拉力;
由于两端绳子以相同速度向后拉,其中一端绳子移动的速度等于物体上升的速度,根据算出拉力的功率。
本题考查了使用滑轮组拉力和绳端移动距离的计算,易错点在移动距离的计算,注意是两端都上升。
11.(2021·全国·模拟题)如图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略滑轮重、绳重和摩擦。甲方式______ 选填“能”或“不能”省力,乙方式______ 选填“能”或“不能”改变力的方向,若货物重,用乙方式快递小哥至少要用______ 的拉力。
【答案】不能 能
【知识点】滑轮组中相关量的计算、滑轮组及其工作特点
【解析】解:由图可知,甲方式是两个定滑轮,定滑轮的本质是等臂杠杆,不能省力;
乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组,不仅可以省力,也可以改变力的方向;
由图乙可知,,忽略滑轮重、绳重和摩擦,快递小哥所用的最小拉力为:

故答案为:不能;能;。
定滑轮的本质是等臂杠杆,不能省力;
使用滑轮组可以省力,也能改变力的方向;
根据滑轮组装置确定绳子股数,忽略滑轮重、绳重和摩擦,利用求出快递小哥所用的最小拉力。
本题考查了滑轮组中的相关计算和滑轮组及其特点,属于基础题。
12.(2023·江西省赣州市·期末考试)如图所示,将重的物体匀速拉高,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,绳子自由端被拉下______ ,横梁受到的拉力为______ 。
【答案】
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:由图可知,,绳子自由端被拉下距离:;
不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,由可得绳子对地面的拉力为:,由图可知,横梁受到段绳子向下的拉力,横梁受到的拉力:。
故答案为:;。
根据求出绳端移动的距离;
由图可知滑轮组绳子的有效股数,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,根据可求出绳子对地面的拉力;分析横梁受到的拉力,。
本题考查滑轮组的计算,关键是知道横梁的拉力不等于物体的重力。
三、实验探究题(本大题共1小题,共6分)
13.(2023·广西壮族自治区桂林市·期末考试)如图所示是小林用滑轮提升重物的情景,不计绳重及绳轮摩擦,且滑轮远比钩码轻。
图甲中的滑轮是______ 选填“定”或“动”滑轮;改变拉力的方向匀速提升钩码时,弹簧测力计的示数分别为和,则 ______ 选填“”、“”或“”。
图乙的滑轮组中,动滑轮被______ 股绳子吊起;弹簧测力计拉动绳子自由端移动的距离 ______ 选填“大于”、“小于”或“等于”钩码上升的高度;使用滑轮组的好处是既可以______ 又可以改变拉力方向。
【答案】定 大于 省力
【知识点】滑轮组中相关量的计算、滑轮组及其工作特点、定滑轮及其工作特点
【解析】解:不计绳重及绳轮摩擦:
图甲中,滑轮的轴的位置固定不变,是定滑轮;由于使用定滑轮不能省力,改变拉力的方向匀速提升钩码时,拉力大小不变,弹簧测力计的示数。
图乙中,动滑轮被股绳子吊起,,弹簧测力计拉动绳子自由端移动的距离,大于钩码上升的高度;使用滑轮组的好处是既可以省力,又可以改变拉力方向。
故答案为:定;;;大于;省力。
不计绳重及绳轮摩擦。
轴的位置固定不变的滑轮叫定滑轮,使用定滑轮可以改变用力的方向,但不能省力;
轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮,使用动滑轮可以省一半的力,但不能改变力的方向;使用动滑轮时,拉力端移动的距离;由定滑轮和动滑轮可以组成滑轮组,使用滑轮组既可以省力,又可以改变用力的方向。
本题考查了定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点,属于基础题目。
一、单选题(本大题共10小题,共20分)
1.(2022·江苏省无锡市·期中考试)如图所示,某同学用重为的动滑轮匀速提升重为的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用拉力的可能值是
( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】滑轮组中相关量的计算、动滑轮及其工作特点
【解析】动滑轮之所以能省一半的力,是因为其相当于杠杆的变形,轮的直径相当于动力臂,轮的半径相当于阻力臂,这样动力臂是阻力臂的二倍,自然就能省一半的力.而这一关系成立的前提条件是:必须竖直向上拉绳子.不计绳重和摩擦,重物和动滑轮的总重由段绳子承担,当沿竖直方向拉动时,拉力;图中斜向上拉绳子时,动力臂和阻力臂都会减小,但动力臂会小于阻力臂的二倍,而阻力不变,由杠杆平衡条件可知,动力就会增大,因此所用拉力变大,则拉力,故选D.
考查动滑轮及其工作特点,难度一般。
由可求出竖直方向拉动时,拉力大小,再分析斜向上拉绳子时,动力臂和阻力臂的变化,由杠杆平衡条件得出可能拉力的大小。
2.(2021·全国·单元测试)如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图.它由个定滑轮和个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降.假设在升降过程中衣架横梁保持水平,若衣服和晾衣架等总重,每个滑轮重各种摩擦力及绳重忽略不计,则静止时绳子拉力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】略
3.(2023·江苏省扬州市·月考试卷)如图所示,物重为的物体在不同简单机械中均处于平衡状态不计机械自重和摩擦,拉力、、的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】滑轮组中相关量的计算、杠杆的平衡条件
【解析】第一图中,为等臂杠杆,根据杠杆平衡条件知
第二图中,段绳子与动滑轮接触,有
第三图中,为动滑轮,但动力作用在轴上,所以拉力是物重的倍,即
有故ABD错误,不符合题意;C正确,符合题意。
故选C。
4.(2023·全国·同步练习)在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示,有关力的分析正确的是( )
A. 车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B. 车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C. 脱困必需的拉力时,绳索自由端的力至少为
D. 脱困必需的拉力时,绳索自由端的力至少为
【答案】C
【知识点】滑轮组中相关量的计算、平衡力和相互作用力的辨析
【解析】【分析】
此题考查平衡力的辨别、滑轮组绳子拉力的计算,关键是确定滑轮组绳子的有效股数。
平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
首先确定滑轮组绳子的有效股数,然后根据绳端的拉力等于滑轮组对物体的拉力的分析解答。
【解答】
A、车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故A错误;
B、车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故B错误;
、由图可知,,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力,因为绳重和摩擦必然存在,所以绳索自由端的力至少为,故C正确,D错误。
故选C。
5.(2023·全国·单元测试),两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示,把体积相等的,物体挂在滑轮组下,若要使它们处于静止状态,则图乙的虚线框内悬挂物体的个数是不计摩擦和滑轮的自重( )
A. 个 B. 个 C. 个 D.
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算、密度的计算、图像法、重力的大小
【解析】【分析】
本题考查了密度公式和重力公式的应用以及滑轮组的特点,要求会识图、从中得出两物体的密度关系,易错题
【解答】
由图甲可知,当时,,,
则,,
所以:::;
因为、的体积相同,
所以由可得,、的重力之比:
::::;
由图乙可知,使用的滑轮组中,不计摩擦和滑轮的自重,
要使它们处于静止状态,设方框中挂个物体,
则有:,
则,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.(2023·江苏省苏州市·模拟题)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉。使用时,若绳处固定不动,手在处需用力拉绳,使重物匀速上升;若绳处固定不动,腿在处需用力拉绳,使重物匀速上升。不计绳重和摩擦,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:当绳处固定不动,腿在处用力拉绳时,该图中所有滑轮均为定滑轮,不计绳重和摩擦,则;
由图知,当绳处固定不动,手在处用力拉绳时,处的拉力和物体的重力相等,
物体匀速上升时,中间的滑轮处于平衡状态,
不计绳重和摩擦,中间的滑轮受向上的拉力、段绳子向下的拉力和中间滑轮向下的重力,
则由二力平衡条件可得:

即。
故选:。
当绳处固定不动,腿在处用力拉绳时,该图中滑轮均为定滑轮,不计绳重和摩擦,根据定滑轮不省力只改变力的方向可知绳处的拉力;
由图可知,当绳处固定不动,手在处用力拉绳时,处的拉力和物体的重力相等,物体匀速上升时中间的滑轮处于平衡状态,根据二力平衡可知绳处的拉力。
本题主要考查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。
7.(2022·北京市市辖区·模拟题)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,物体在匀速下降时,通过滑轮组拉着物体使其在水平面上做匀速直线运动,此时物体受到绳子水平向左的拉力为。当用一个水平向右的拉力拉动物体时,物体恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A. 物体所受滑动摩擦力为 B. 物体所受重力为
C. 支架受到滑轮组的拉力为 D. 物体受到水平向右的拉力为
【答案】C
【知识点】滑轮组中相关量的计算、二力平衡的条件及应用
【解析】如图所示,形管两侧液面高度差表示探头所处位置的液体压强,由 知道,甲、乙两处探头压强关系,根据液体压强公式知道
甲甲乙乙
由图知道,甲乙,则
甲乙
故C正确,ABD错误。
故选C。
8.(2023·河北省邯郸市·期末考试)如图所示,物体、的重分别为、,滑轮和绳子的重忽略不计,此时物体在水平面上向右作匀速直线运动,若用力向左拉物体,使物体向左作匀速直线运动,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】摩擦力的大小、滑轮组中相关量的计算、二力平衡的条件及应用、摩擦力的方向
【解析】【分析】
此题考查了滑轮组的省力特点及二力平衡条件的应用,能够判断出摩擦力的大小和方向是解决此题的关键。
由图知,此滑轮组由段绳子承担物重,所以,根据二力平衡条件确定出摩擦力的大小;
当拉动向左运动时,摩擦力的方向水平向右,根据二力平衡条件确定出拉力的大小。
【解答】
由图知,此滑轮组由段绳子承担物重,所以绳子的拉力:;
在水平方向受到的摩擦力和绳对的拉力平衡,所以,方向水平向左;
若使物体向左作匀速直线运动,则受摩擦力水平向右,则。
故选B。
9.(2021·全国·单元测试)如图所示是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置不考虑滑轮重和摩擦使用时:瘦子固定不动,胖子用力拉绳使重物匀速上升.胖子固定不动,瘦子用力拉绳使重物匀速上升.下列说法中正确的是
( )
A. B. C. D. 以上说法都不对
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:瘦子不动时,胖子的拉力等于;胖子不动时,瘦子的拉力等于.
二、填空题(本大题共1小题,共2分)
10.(2022·广西壮族自治区柳州市·期中考试)如图所示,物体重,物体重,在物体的作用下,物体恰好在水平桌面上做匀速直线运动,则物体所受的摩擦力等于______ ;如果在物体上加一个水平向左的拉力,使物体匀速上升,则拉力的大小为______ 。不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦
【答案】
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:由图可知,,不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,绳端绳子的拉力,
物体在物体的作用下向右做匀速直线运动时,水平方向受力分析如下图所示:
由二力平衡条件可得:

拉动向左运动时,水平方向受力分析如下图所示:
因摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,
所以,向左运动时,压力和接触面的粗糙程度不变,受到的摩擦力不变,
由力的平衡条件可得:

故答案为:;。
由图可知,滑轮组绳子的有效股数为,不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,绳端绳子的拉力等于物体的重力大小;
物体在物体的作用下向右做匀速直线运动,受到的摩擦力和右侧的绳子对的拉力是一对平衡力,据此求出摩擦力的大小;
拉动向左运动,受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力、右侧的绳子对的拉力三力平衡,根据力的平衡条件求出拉力的大小。
本题考查了滑轮组拉力的计算和影响摩擦力大小因素的应用,明确滑轮组绳端的有效股数和做好受力分析是解题关键。
三、实验探究题(本大题共1小题,共6分)
11.(2023·江苏省常州市·月考试卷)常州某小学大门口,设有护学岗标志牌及其固定装置:铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹,铁夹夹着重的护学岗标志牌,铁夹张开幅度越大,夹得越紧。放学时,值班教师用的力可将标志牌竖直向上匀速拔出,此过程中,标志牌杆受到铁夹的摩擦力方向______、大小为______。雨天,标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化?同学们展开合理猜想。
猜想:考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”,导致标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变大,理由是______。
猜想:考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”,导致标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变小,理由是______。
同学们讨论后,认为猜想、猜想都合理,为确定哪一种猜想起主导作用,同学们先采用原始方案,测量时发现超出测力计的量程,于是设计出改进方案、改进方案,如图所示,每个滑轮重均为,不计绳重及滑轮处摩擦。
应采用改进方案______进行探究,实验时,匀速拔出过程中,测力计示数为,拔出后静止时,测力计示数为。淋湿、吸水后标志牌重为______。雨天,标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为______,猜想______起主导作用。
【答案】竖直向下;;
压力大小会影响滑动摩擦力的大小,当接触面粗糙程度不变时,铁夹张开幅度越大,压力越大,标志牌杆受到铁夹的摩擦力变大;
接触面的粗糙程度会影响滑动摩擦力的大小,当压力大小不变时,接触面的粗糙程度越小,标志牌杆受到铁夹的摩擦力越小;
;;;。
【知识点】滑轮组中相关量的计算、定滑轮及其工作特点、实验:探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
【解析】解:放学时,值班教师用的力可将标志牌竖直向上匀速拔出,标志牌在竖直方向上受到的竖直向下的摩擦力和重力、竖直向上的拉力的作用,三个力平衡,大小相等,所以摩擦力的大小为,方向是竖直向下的;
猜想:考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”,则铁夹张开幅度越大,夹得越紧,即压力越大,则标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变大;
考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”,在压力不变时,接触面的粗糙程度变小,导致标志牌杆拔出铁夹过程中,受到铁夹的摩擦力变小;
使用定滑轮不能改变力的大小,使用动滑轮可以省力;由于原始方案中,弹簧测力计对标志牌的拉力等于改进方案中弹簧测力计的拉力,并且此时的读数超出了弹簧测力计的量程,所以采用是实验方案;
实验时,由图可知,滑轮组有段绳子拉着动滑轮,拔出后静止时,测力计示数为,则,吸水后的标志牌的重力为:;
匀速拔出过程中,测力计示数为,不计绳重及滑轮处摩擦,则:,标志牌受到向上的拉力为:,则受到的摩擦力为:;
由此可知,摩擦力变小了,即猜想起主导作用。
本题考查了影响滑动摩擦力大小的因素、求滑动摩擦力的大小、滑轮组的特点、滑轮组拉力公式的应用。
四、计算题(本大题共2小题,共16分)
12.(2023·广西壮族自治区桂林市·期中考试)如图,杠杆在水平位置平衡,人的重量为,物体重为,::,每个滑轮重为;在拉力的作用下,物体以的速度匀速上升了。杠杆与绳的自重、摩擦均不计求:
物体的重力;
绳子自由端移动速度;
地面对人的支持力;
物体对水平地面的压力。
【答案】解:由图可知,,绳的自重、摩擦均不计,每个滑轮重为,根据可知,物体的重力为:

物体以的速度匀速上升了,则绳子自由端移动速度为:

当人用的力竖直向下拉绳子时,因力的作用是相互的,则绳子对人会施加竖直向上的拉力,其大小也为,
此时人受竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力,
由力的平衡条件可得:,
则;
由力的平衡条件可得,端对定滑轮向上的拉力:

根据力的作用是相互的,则定滑轮对杠杆端的拉力为:,
根据杠杆的平衡条件可得:,::,
故绳子对杠杆端的拉力为:

力的作用是相互的,则绳子对向上的拉力为,
根据力的平衡,地面对的支持力:

由力的相互性可知,物体对水平面的压力:

答:物体的重力为;
绳子自由端移动速度为;
地面对人的支持力为;
物体对水平地面的压力为。
【知识点】滑轮组中相关量的计算、压力、杠杆的平衡条件
【解析】根据滑轮组装置确定绳子股数,绳的自重、摩擦均不计,利用求出物体的重力;
根据求出绳子自由端移动速度;
首先对人进行受力分析,受竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力,人对绳子的拉力,即绳子对人的拉力,又知道人的重力,从而可以计算出地面对人的支持力;
由力的平衡,得出绳子对定滑轮向上的拉力,根据力的作用是相互的,即定滑轮对绳子的拉力可知作用在杠杆端的力,根据杠杆的平衡条件求出绳子作用在杠杆端的力,根据力的作用是相互的知杠杆对绳子的拉力,即绳子对向上的拉力为,由力的平衡,求出地面对的支持力,由力的相互性求出物体对水平面的压力。
本题考查有关滑轮组中相关计算的知识,力的平衡和相互性及杠杆的平衡条件的运用,综合性强。
13.(2023·广东省茂名市·期中考试)如图所示,物体重,已知,不计动滑轮重和摩擦,为使轻质杠杆保持水平平衡,求:
点受到的拉力至少为多大?
点受到的拉力至少为多大?
【答案】解:由图示可知,滑轮组承重绳子的股数,则杠杆端受到的力:;
由杠杆平衡条件得:,代入数据可得,解方程可得。
答:点受到的拉力至少为;
点受到的拉力至少为。
【知识点】滑轮组中相关量的计算、杠杆的平衡条件
【解析】由图示可知滑轮组承重绳子的股数,根据可以求出杠杆端受到的力;
知道杠杆两边力臂关系,应用杠杆平衡条件可以求出在端所加的力.
本题考查了学生对杠杆平衡条件和动滑轮特点的掌握和运用。
一、单选题(本大题共3小题,共6分)
1.(2023·云南省昆明市·模拟题)如图所示,分别用滑轮和滑轮组匀速提升同一重物时,所用拉力分别为、、、,若不计绳重、动滑轮重及摩擦,则下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】定滑轮及其工作特点、动滑轮及其工作特点、滑轮组中相关量的计算
【解析】解:若不计绳重、动滑轮重及摩擦,
第一图,用的力提升重物时,用的是定滑轮,使用定滑轮只能改变力的方向,不省力也不费力,故F;
第二图,不计摩擦和动滑轮重,用的力提升重物时,用的是动滑轮,根据动滑轮能够省一半的力,故F;
第三图,用的力提升重物时,用的是动滑轮,但是,作用在动滑轮的轮轴上,故G,即;
第四图,,;
故F。故C正确,ABD错误。
故选:。
、、根据定滑轮不省力,动滑轮省一半力的特点进行分析即可;
用滑轮组来拉升重物时,绳子拉力的计算,就是看有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一。
本题主要考查了定滑轮、动滑轮、以及滑轮组的特点;定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮省一半的力,但是,会费距离;滑轮组既省力又可改变力的方向。
2.(2021·安徽省·单元测试)如图所示,质量为的人站在质量为的吊篮内,他为了使自己和吊篮在空中保持静止。至少用多大拉力拉住绳子( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】重力的大小、滑轮组中相关量的计算
【解析】【分析】
本题考查滑轮组中相关物理量的计算。
使用滑轮组时,能得出,是因为滑轮组是由一股绳子缠绕而成,上面的力相同,理解这个条件是解本题的关键。
如图,两个滑轮都是定滑轮,但整个装置不是由一股绳子缠绕而成,绳子上的力不相等,;由题知人和吊篮在空中保持静止,人和吊篮受力平衡,人和吊篮受到向上的拉力和重力为平衡力,所以,又知道人的质量和吊篮的质量,据此求处拉力。
【解答】
如图所示:;
两个滑轮为定滑轮,,,
人和吊篮的总质量:

人和吊篮受到的重力:

,,,

则。
故ACD不符合题意,符合题意。
故选B。
3.如图所示,用滑轮组将重为的重物匀速提起,动力应为不计绳重、滑轮重及摩擦( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】【分析】
动滑轮重和摩擦都不计的情况下,有几段绳子在拉重物,拉力就是物重的几分之一。
本题是最基础的计算滑轮组绳子拉力的题目,比较简单。
【解答】
从图中可看出,有两段绳子在拉重物,故拉力就是重力的二分之一,即。
故选B。
二、多选题(本大题共2小题,共6分)
4.(2023·辽宁省盘锦市·模拟题)如图所示,,,此时物体相对于地面静止,物体以的速度在物体表面向左做匀速直线运动不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 的功率为
B. 弹簧测力计读数为
C. 物体对物体的摩擦力向左,大小为
D. 如果增大物体可能向左运动
【答案】ABC
【知识点】摩擦力的方向、功率的计算、摩擦力的大小、滑轮组中相关量的计算
【解析】解:、由图知,水平使用滑轮组,,拉力端移动速度,根据可知的功率,故A正确;
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,由力的平衡条件可得,弹簧测力计的示数,故B正确;
C、由图知,水平使用滑轮组,,,根据向左做匀速直线运动可知物体对的摩擦力的方向向右,根据力的作用是相互的可知物体对物体的摩擦力向左,大小为,故C正确;
D、如果增大,将做加速运动,对的压力和接触面的粗糙程度不变,与之间的摩擦力不变,受力不变,同理可知,受到地面的摩擦力也不变,即的受力情况不变,还是处于静止状态,故D错误。
故选:。
由图知,水平使用滑轮组,,拉力端移动速度等于物体移动速度的倍,由可求得的功率;
不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数,即定滑轮受到向左的拉力等于拉力的倍;
一个物体在另一个物体表面上有相对运动或相对运动的趋势时,则两物体之间就产生摩擦力;根据运动趋势判断出摩擦力的方向,根据力的作用是相互的判断物体对物体的摩擦力和方向;
滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,先分析受到的摩擦力的大小变化,再确定的运动状态是否变化。
本题考查了功率公式的应用、影响滑动摩擦力的因素、物体受力分析等知识点,要求认真审题,利用好水平使用滑轮组的特点是关键。
5.(2021·江西省景德镇市·期中考试)如图所示的滑轮组,若动滑轮和绳的重力及摩擦力不计,挂上重物、以及个质量为的钩码后,恰好平衡,保持静止,下列说法正确的是( )
A. 移除重物、下面的个钩码,将上升
B. 移除重物、下面的个钩码,将下降
C. 在重物、下面再各挂个的钩码,将上升
D. 在重物、下面再各挂个的钩码,将下降
【答案】BC
【知识点】滑轮组中相关量的计算
【解析】解:设挂在动滑轮下物体总重为,挂在定滑轮下物体总重为,
由图知,通过动滑轮绳子的段数,动滑轮和绳的重力及摩擦力不计,
整个装置平衡静止时:,
、两边移除物体分别为和物体时,装置仍保持静止,需要满足,
即:,则,
而现在移除重物、下面的个钩码,即两边移除重力相同的物体,
则,所以下降,上升,故A错误,B正确;
、同理,两边再加挂物体分别为和物体时,装置仍保持静止,需要满足,
而现在在重物、下面再各挂个的钩码,即两边加挂重力相同的物体,
则,所以将下降,将上升,故C正确,D错误。
故选:。
由图知,通过动滑轮绳子的段数,若要操持整个装置平衡,挂在动滑轮下物体的总重应为挂在定滑轮下物体总重的倍,据此分析解答。
知道动滑轮和绳的重力及摩擦力不计时,要使装置平衡,应保证动滑轮下挂物体总重应为绳端所挂物体总重的倍。
三、填空题(本大题共1小题,共2分)
6.(2023·全国·单元测试)如图装置,为水平轻质杠杆,为支点,::,,水平地面上的物体通过细绳悬挂在点,、、通过滑轮连接,滑轮悬挂于点,恰好匀速下降,此时地面对物体的支持力为,则受到的重力为______若用力沿水平方向向右匀速拉动物体,使匀速上升,则力的大小为______绳重、滑轮重及滑轮的摩擦不计
【答案】;
【知识点】滑轮组中相关量的计算、杠杆的平衡条件
【解析】解:
根据力的平衡条件可得,对杠杆的拉力

根据杠杆平衡条件可得:;
已知::,
则杠杆右端的拉力:,
恰好匀速下降,绳重、滑轮重及滑轮的摩擦不计,
则对杠杆的拉力等于对杠杆的拉力,且对杠杆的拉力和对杠杆的拉力之和等于,
所以,,
对进行受力分析可知,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向下的拉力,且;
与对杠杆的拉力是一对相互作用力,则,。
则,
当恰好匀速下降时,向左匀速运动,
物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,
故摩擦力,
若用力沿水平方向向右匀速拉动物体,使匀速上升,此时物体在水平方向受向左的摩擦力和向左的拉力;
根据力的平衡条件可得,力的大小:。
故答案为:;。
根据力的平衡可得,对杠杆的拉力,然后根据杠杆平衡条件求出作用在杠杆右端的拉力,再根据定滑轮的工作特点和二力平衡条件求解受到的重力;
对进行受力分析,根据力的平衡和相互作用力求出受到的竖直向下的拉力,然后再根据力的平衡和相互作用力求出木块受到的水平向左的摩擦力,最后计算若用力沿水平方向向右匀速拉动物体,使匀速上升,力的大小。
此题考查杠杆的应用和二力平衡的条件的应用,涉及到物体的受力分析、力的作用的相互性等知识点,是一道综合性很强的题目,关键是通过对进行受力分析,根据力的平衡和相互作用力求出受到的竖直向下的拉力,进而求出摩擦力的大小。有一定难度
四、计算题(本大题共1小题,共8分)
7.(2020·湖南省长沙市·模拟题)如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由滑轮、,长方体物块、以及轻质杠杆组成。物块通过细绳与滑轮相连,物块通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且。已知物块的密度为,底面积为,高,物块的重力为。每个滑轮重为,滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,取求:
当物块的顶部刚没入水面时,物块所受的拉力大小;
若水位发生变化,当电子秤的示数为时,物块露出水面的高度;
由于电子秤是一个压力表,只有在之间的压力值时,才能够准确地显示,为了能够将水库水位最大范围地被显示出来,在原装置的基础上把改装成一个装水的容器,其总重力可以通过加水或排水来调节。求改装后的总重力范围。
【答案】解:当物块的顶部刚没入水面时,所受的浮力为:,
物块所受的重力为:

故物块所受的拉力大小为:

点的拉力为:,
对杠杆分析可得点受到的拉力为:;
对滑轮受力分析可得:,
得:,
将滑轮和物体视为整体,受力分析可得:,
得:;
所以,


当物体浸没时,其上方细绳的拉力为:

当物体刚好露出时,其上方细绳的拉力为:,
要使得水位能够最大范围地被显示出来,则若能够实现:
当显示为时,对应的:;
当显示为时,对应的:;
则为最佳方案。
当物体刚好浸没时,点的拉力为:

根据杠杆平衡条件可得点拉力为:,
要使得电子秤显示为,则的重力最多为:

当物体刚好露出时,点的拉力为:

根据杠杆平衡条件可得点拉力为:,
要使得电子秤显示为,则的重力至少为:

综上可知,当时,均能在电子秤的准确范围内,将水库水位最大程度地显示出来。
答:物块所受的拉力为;
物块露出水面的高度为;
当时,均能在电子秤的准确范围内,将水库水位最大程度地显示出来。
【知识点】从阿基米德原理求浮力、从力平衡求浮力、滑轮组中相关量的计算、杠杆的平衡条件
【解析】此题主要考查了浮力的计算、杠杆平衡条件的应用及滑轮组中相关量的计算,综合性较强,难度较大。
当物块的顶部刚没入水面时,所受的浮力用算出,物块所受的重力用算出,故物块所受的拉力大小用算出;
点的拉力算出,对杠杆分析可得点受到的拉力用算出;对滑轮受力分析可得:,故F,将滑轮和物体视为整体,受力分析可得:,故用可求浮力大小;所以,,故用可求露出水面的高度;
当物体浸没时,其上方细绳的拉力用求得,当物体刚好露出时,其上方细绳的拉力,要使得水位能够最大范围地被显示出来,则若能够实现:当显示为时,对应的:;当显示为时,对应的:;则为最佳方案。当物体刚好浸没时,点的拉力为:
,根据杠杆平衡条件可得点拉力为:,故可求:要使得电子秤显示为时,的重力的最大值;当物体刚好露出时,点的拉力为:,根据杠杆平衡条件可得点拉力为:,故可求得要使得电子秤显示为,的重力的最小值
;综上可知改装后的总重力范围。

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发布日期:2023年12月13日  所属分类:作业答案