人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——12.2滑轮
一、定滑轮:为等臂杠杆,不省力也不省距离,可以改变力的方向
1.(2022八下·屯昌期末)如图所示,升旗杆顶部有一个 轮,使用它不能省力,但可以改变 。
2.(2021八下·滦南期末)如图所示,分别用力 、 、 匀速提起重物 ,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )
A. B. C. D.
3.(2021八下·奉贤期末)如图所示,沿不同方向分别用F1、F2、F3的力,以不同速度匀速拉动物体A时,忽略绳子与滑轮的摩擦,关于三力的大小,下列说法正确的是( )
A.F1最小 B.F2最小 C.F3最小 D.一样大
4.(2021八下·招远期末)如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以 (选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”),吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力,其方向为 ,在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
二、动滑轮:可以省一半力的杠杆,拉力等于物重及动滑轮重和的一半
5.(2022八下·勃利期末)如图所示,物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,那么拉力F为 N,若拉力F端移动了2m,则物体A移动了 m。(不计滑轮和绳重及它们间的摩擦)
6.(2022八下·集贤期末)如图所示,物体A的质量为5千克,在水平向左拉力F的作用下,物体沿水平地面向左匀速运动了0.1米。已知拉力F的大小为10牛,物体A受到的摩擦力为 牛,绳子自由端移动的距离为 米(不计滑轮自重与摩擦)。
7.(2022八下·石家庄期末)如图所示,一架无人机通过动滑轮将重20N的货物从深5m的井底拉至井口。若无人机竖直向上匀速飞行的速度为0.4m/s,对绳子的拉力为12N。不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.动滑轮重4N
B.所需时间为25s
C.无人机拉绳子的拉力做功100J
D.若无人机重10N,无人机向上飞行动力的功率为8.8W
8.(2020八下·双台子期末)如图所示,用200牛的力拉着物体A以3 m/s的速度在水平面上匀速前进,若不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦,则物体B与地面间的滑动摩擦力为 N。
9.(2019八下·虹口期末)用动滑轮提起货物如图所示,不计滑轮和绳的重力及其他摩擦,货物重200牛,20秒内被匀速提升5米,求:
(1)拉力F的大小;
(2)拉力所做的功;
(3)拉力的功率大小.
三、竖直滑轮组拉力的计算:(物重+动滑轮重)÷承重绳段数
10.(2023·武穴模拟)如图所示,重力G=700N的水平木板在滑轮组的作用下保持静止.三个滑轮等大、光滑,质量均忽略不计.所有细绳的重力均不计,天花板间的固定点分别叫做A、B、C,与木板间的固定点分别叫做D、E;各条细绳中不与滑轮接触的部分均竖直.则B点处的细绳对天花板的拉力大小为( )
A.100N B.140N C.300N D.350N
11.(2022八下·乐亭期末)用如图滑轮组,在绳子的自由端施力,将重物匀速提高1m,重物重30N,每个滑轮重15N。若不计摩擦与绳重,拉力为( )
A.10N B.15N C.20N D.25N
12.(2022八下·芜湖期末)如图所示,吊篮的重力为300N,动滑轮总重力为50N,定滑轮总重力为30N,人的重力为500N,人在吊篮里拉绳子使吊篮匀速向上运动,此时人拉绳子的力为 。
13.(2022八下·顺德期末)如图甲所示,小明将空吊篮提升到高处,拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,空吊篮上升的v﹣t图像如图丙所示,动滑轮重20N,在0~1s内空吊篮处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,空吊篮重为 N(忽略绳重、摩擦和空气阻力);若绳子能承受的最大拉力为120N,则吊篮最多能装货物的质量为 kg。(g取10N/kg)
14.(2021八下·环江期末)为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当小明用图19乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图19丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求:
(1)动滑轮的重力是多少?
(2)在1~2s内,绳子自由端通过的距离是多少?
(3)在0~1s内,地面对重物的支持力是多少?
四、绳子自由端距离及速度的计算:绳子距离=n×物体距离,绳子速度=n×物体速度
15.(2022八下·深圳期末)用如图所示的滑轮组提升100N的重物,两个滑轮的重力均为20N,不计绳重及摩擦,则下列说法正确的是( )
A.绳子自由端的拉力F为40N
B.若物体上移0.5m,则绳子自由端移动lm
C.使用滑轮组可以省功
D.若自由端拉绳子的速度为0.2m/s,物体移动的速度为0.4m/s
16.(2021八下·和县期末)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
(4)若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力是多少?
17.(2021八下·和县期末)如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械,借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处,某人借助该装置提升重物G(不计摩擦和装置的自重),下列说法错误的是( )
A.图中A可简化为定滑轮
B.图中B可简化为动滑轮
C.人将绳子向下拉1米时,重物G也上升1米
D.利用该装置不仅可以省力,也能改变力的方向
18.(2021八下·柳州期末)如图所示的滑轮组不计绳重及摩擦,每个滑轮重1N,物体A重3N。第一次用力F将物体在2s内匀速提高了1m,绳端移动距离和速度分别为s、v;第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m。以下结论正确的是( )
A.s=2m B.v=2m/s C.F=2N D.=2N
19.(2021八下·铜官期中)如图所示,用滑轮组将重40N的物体匀速提高2m,用时10s,每个滑轮重是2N,绳重、摩擦不计,试求:
(1)提起物体所用的力是多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
(3)物体上升的速度?
五、水平滑轮组拉力的计算:摩擦力=n×拉力
20.(2022八下·亳州期末)如图所示,物体置于水平桌面上,装置保持静止,物体重,物体重。桌面对物体的支持力是由于 发生形变而产生的;不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,桌面对物体的摩擦力方向 (选填“水平向左”或“水平向右”),大小为 。
21.(2022八下·惠州期末)如题图所示,甲、乙两滑轮组拉着同一物体G在同一表面沿水平方向匀速运动(不计绳子、滑轮的重力和绳子与滑轮间的摩擦力),其中滑轮C是 (选填“动滑轮”或“定滑轮”);若物体G重10N,匀速运动时受到地面的摩擦力6N,可判断拉力较大的是 (选填“F1”或“F2”);其中F2的大小为 N。
22.(2022八下·青羊期末)如图所示,水平固定的测力计左端挂一个滑轮组,滑轮组左端挂有质量为30kg的物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿竖直方向与物体A相连,A的质量为5kg,物体B在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动;用水平向左的力F拉动物体B可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体A上升的速度大小为。若不计绳及滑轮的摩擦,绳、滑轮与弹簧测力计的重力不计,g取,则下列说法中正确的是( )
A.物体B所受滑动摩擦力大小为150N
B.F做功的功率为18W
C.F的大小为300N
D.弹簧测力计的示数为150N
23.(2022八下·东莞期末)如图所示的滑轮组,其中B是 (选填“定”或“动”)滑轮,A滑轮可以改变拉力的 (选填“大小”或“方向”),若使重为30N的物体在水平地面做匀速直线运动,此时物体与水平地面间的摩擦力为6N,则拉力F的大小为 (不计动滑轮重、绳重、滑轮与绳的摩擦)。
24.(2022八下·罗庄期末)如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动,则物体A与地面间滑动摩擦力为 N;不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦,若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动,则物体A与地面间滑动摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
六、滑轮组功率的计算:P=F×n×物体速度
25.(2022八下·定远期末)如图所示,在一水平地面上,木箱重400N,受到的摩擦力为200N,用力F拉动木箱使它在5s内匀速直线运动了3m(不计滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为200N
B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.绳自由端移动了6m
D.拉力F的功率为60W
26.(2022八下·瑶海期末)如图所示,在F=60N的水平拉力作用下,使重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动,不计绳、滑轮重及滑轮的摩擦,则物体和地面间的摩擦力f= N,若物体的速度为0.2m/s,则拉力的功率是 W。
27.(2021八下·西岗期末)如图所示,人拉绳的力为F,人和箱子一同以水平速度v做匀速直线运动。则( )
A.箱子对人的摩擦力为F B.地面对箱子的摩擦力为2F
C.人拉绳子做功的功率为3Fv D.定滑轮对墙壁的拉力为2F
28.(2021八下·顺平期末)如图所示,物体A放在水平桌面上,重5N的物体B挂在滑轮组下,每个滑轮重1N,不计绳重和摩擦,B恰好匀速下降。现对A施加水平向左的拉力F使B上升,当B以 的速度匀速上升时,拉力的大小为F。下列说法正确的是( )
A.物体B匀速下降时,物体A受到摩擦力为3N
B.拉力F的大小为2N
C.拉力F的功率为3.6W
D.物体B匀速上升0.9m的过程中,拉力F做的功为10.8J
29.(2021八下·乳山期末)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中物块的装置示意图,每个滑轮重为20N,均匀实心物块的密度为3×103kg/m3,物块的质量为60kg。绳重和摩擦、水对物块的阻力均忽略不计,物块一直匀速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在物块还未露出水面时,求此时物块所受到的浮力;
(2)在物块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)物块完全露出水面后匀速上升2m,用时5s,求人的拉力所做功的功率。
七、竖直放置水平运动的滑轮组的计算:nF=动滑轮重+摩擦力
30.(2023·漳州模拟)如图所示,当物体A、B的重分别为20N、10N时,物体A恰好在水平面上向右做匀速直线运动,滑轮和绳子的重忽略不计。则绳子对物体A的拉力是( )
A.5N B.10N C.20N D.30N
31.(2022八下·耒阳期末)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,物体B在匀速下降时,通过滑轮组拉着物体A使其在水平面上做匀速直线运动,此时物体A受到绳子水平向左的拉力为100N。当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为20N,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力为300N
B.物体B所受重力为300N
C.支架受到滑轮组的拉力为220N
D.物体A受到水平向右的拉力为100N
32.(2022八下·龙门期末)某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用100N的拉力F,5秒内把物体拉动的距离为2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)动滑轮重力;
(2)拉绳的速度。
33.(2022八下·漳州期末)如图的装置中,物体B重为48N,每个滑轮重均为12N,不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=25N向右匀速拉动物体A,此时物体A受到的摩擦力为 N。当水平拉力F'= N,物体A将匀速向左运动。
34.(2021八下·宜州期末)某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上质量为100kg的物体,物体受到的摩擦力为200N,用80N的拉力F,10秒内把物体拉动的距离为2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)拉绳的速度是多少m/s?
(2)动滑轮的重力是多少N?
(3)若摩擦力增大到800N,则拉力的大小是多少N
八、滑轮组绳子的绕法:奇动偶定
35.(2022八下·朝阳期末)如图所示的滑轮组,用300N向下的拉力将900N的重物匀速提升到高处(绳、滑轮的自重及摩擦不计),请画出重物在上升过程中受力示意图及滑轮组上绳的绕法。要求标明各个力的大小。
36.(2022八下·沧州期末)按图中所给的省力条件,画出各滑轮组绳子穿绕方法。图中G表示物重,G′表示动滑轮重,F表示人对绳子的拉力。
37.(2022八下·潮南期末)如图甲是一款升降座椅装置,其简图如图乙,请在图乙中画出滑轮组的绕线情况,要求绳子的末端绕至按钮处。
38.(2022八下·阳信期末)要想拉动汽车,请在图中画出最省力的绳子绕法。
九、综合训练
39.(2022八下·大埔期末)如下图所示,一滑轮重10N,提起重物G=50N,当按(a)图使用时拉力F= N;当按(b)图使用时拉力F= N;当按(c)图使用时拉力F= N。
40.(2022八下·江城期末)边长为0.1m、重为20N的实心正方体A放置在装有水的容器底部,水深0.45m,容器底面积为200cm2。现用图甲所示的滑轮组将其匀速提升(忽略绳重、摩擦)。滑轮组绳子自由端的拉力为F,物体A下表面到容器底部的距离为h,F与h的关系如图乙所示。求:
(1)A未露出水面时所受的浮力;
(2)滑轮组中动滑轮的重力;
(3)A完全脱离水面后,水对容器底部的压强。(提示g=10N/kg)
41.(2021八下·肥东期末)如图,用20N的力沿水平方向拉滑轮,可使重15N的物体A以0.1m/s的速度在水平面上匀速运动,物体B重10N,弹簧测力计的示数恒为3N(不计滑轮、测力计及绳重,滑轮的转轴光滑),下列说法正确的是( )
A.滑轮移动的速度是0.2m/s
B.在2s内绳子对物体A做的功为4J
C.物体A受地面的摩擦力水平向右,大小是7N
D.拉力F增大,物体A受到物体B的摩擦力会增大
42.如图所示,用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,使物体以相等速度移动相同的距离。所用拉力分别是F1、F2、F3,这三个力的作用点移动距离分别是S1、S2、S3,移动速度分别为v1、v2、v3,不计滑轮摩擦,则( )
甲: 乙: 丙:
A.F1:F2:F3=2:1:4 S1:S2:S3=2:1:4
B.F1:F2:F3=2:4:1 S1:S2:S3=2:4:1
C.F1:F2:F3=2:4:1 v1:v2:v3=2:1:4
D.F1:F2:F3=2:1:4 v1:v2:v3=2:4:1
43.如图所示,甲、乙两个滑轮组通过细绳悬挂在天花板上,用滑轮组匀速提升重为600N的物体时,悬挂甲、乙两滑轮组的细绳所受的拉力分别为F甲、F乙,已知每个滑轮重30N,不计绳重及滑轮轴间的摩擦,则拉力F甲、F乙的大小分别为( )
A.F甲=630N,F乙=630N B.F甲=900N,F乙=975N
C.F甲=870N,F乙=975N D.F甲=975N,F乙=450N
44.如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N,动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,).则下列计算结果中正确的是( )
A.人对地面的压力为250N
B.人对地面的压力为400N
C.绳子自由端运动速度是0.04m/s
D.绳子自由端受到的拉力大小是100N
45.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,滑轮组下端挂有物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连。此时物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,此时测力计的示数为450N;在物体B下加挂重为60N的物体C后,用水平向右的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向右做匀速直线运动,此时物体B上升的速度大小为5cm/s.已知每个滑轮重均为50N,若不计绳重及滑轮的摩擦,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力大小为100N
B.水平向右的力F的大小为400N
C.物体B所受重力为400N
D.拉力F做功的功率为63W
46.用如图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度。绳子竖直向下的拉力F随时间t变化关系如图乙所示,物体移动的速度v和物体上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列说法正确的是( )
A.0~1s内,地面对物体的支持力等于70N
B.1~2s内,拉力做的功等于150J
C.2~3s内,拉力做功的功率为360W
D.动滑轮重20N
答案解析部分
1.【答案】定滑;力的方向
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】升国旗时,旗杆顶部滑轮的轴的位置固定不动,为定滑轮,其作用是改变力的方向。
【分析】固定不动的滑轮是定滑轮,可以改变力的方向。
2.【答案】A
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】因为定滑轮相当于一等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物G,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力。BCD不符合题意,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】使用定滑轮时,可以改变力的方向,不能改变力的大小。
3.【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图可知,图中滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,因为物体A匀速运动,所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等,所以三种拉法所用拉力一样大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】中心转轴固定不动的滑轮为定滑轮,定滑轮可以改变力的方向,但不省力,拉力等于物体的摩擦力。
4.【答案】改变动力方向;竖直向下;变小
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】定滑轮实质是一个等臂杠杆,不省力也不省距离,使用定滑轮可以改变动力方向。
吊桥的重力是阻力,重力的方向为竖直向下。
力臂为支点到动力作用线的距离,在拉起吊桥的过程中,阻力方向始终竖直向下,支点到阻力作用线的距离变小,即阻力臂大小变小。
【分析】中心转轴固定不动的滑轮为定滑轮,定滑轮可以改变力的方向,但不省力。
5.【答案】10;4
【知识点】动滑轮拉力的计算
【解析】【解答】图示滑轮为动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力、省一半的距离,已知弹簧测力计的示数为5N,不计滑轮和绳重及它们间的摩擦,则拉力等于弹簧测力计示数的两倍,即拉力F=2F示=2×5N=10N
因拉力端移动距离
则物体移动的距离s物=2s=2×2m=4m
【分析】动滑轮上的力是绳子上力的2倍;绳子移动的距离是动滑轮移动距离的2倍。
6.【答案】20;0.2
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由题意可知,物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,由图可得,使用动滑轮拉物体,在不计滑轮自重与摩擦的情况下,可省一半的力,所以可得,所以物体A受到的摩擦力为f=2F=2×10N=20N
动滑轮省力费距离,省一半的力,多费一倍的距离,所以可得,绳子自由端移动的距离为s=2s1=2×0.1m=0.2m
【分析】根据,求出摩擦力;动滑轮省力费距离,省一半的力,多费一倍的距离。
7.【答案】A,B,D
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】A.不计绳重及摩擦,由于动滑轮上承担重量的绳子股数n=2,根据可知,动滑轮重为
A符合题意;
B.无人机运动的距离为
所需时间为
B符合题意;
C.无人机拉绳子的拉力做功为
C不符合题意;
D.若无人机重10N,无人机向上飞行动力为
根据
可知无人机向上飞行动力的功率为
D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】根据,求出动滑轮重;根据,求出时间;根据W=Fs。求出功;根据P=Fv,求出功率。
8.【答案】100
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由题意知,用200N拉物体在水平面上匀速运动,不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦,则拉力F与物体B与地面间的滑动摩擦力f之间关系为F=2f
即
【分析】中心转轴移动的为动滑轮,动滑轮可以省力但不能改变力的方向,其中拉力等于物体重力的一半,但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
9.【答案】(1)解:动滑轮绳子的有效股数为2,不计滑轮和绳的重力及其他摩擦,
则拉力F的大小:F= G= ×200N=100N
答:拉力F为100N
(2)解:绳端移动的距离:s=nh=2×5m=10m,
拉力所做的功:W=Fs=100N×10m=1000J
答:拉力所做的功为1000J
(3)解:拉力的功率大小:P= =50W
答:拉力的功率为50W
【知识点】功率的计算;动滑轮拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)使用动滑轮时,拉力是物体重力的一半;(2)拉力和移动距离的乘积计算做功多少;(3)功和时间的比值计算功率大小。
10.【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图所示:
根据动滑轮和定滑轮的连接方式以及绳子的条数,可知:①,并且绳子对B的拉力大小等于F1,②,联立①②,可得,B符合题意.
故答案为:B.
【分析】根据物体受到的拉力和绳子股数,分析受到的力。
11.【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图中可知,动滑轮上有三股绳子承重,故绳子自由端的拉力大小为
ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据,求出拉力的大小。
12.【答案】170N
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,由于它们处于静止状态时,整体受力平衡;由图可知,有5段绳子承受整体的总重力,则绳子的拉力
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合绳子的股数,计算拉力大小。
13.【答案】非平衡;30;19
【知识点】重力及其大小的计算;平衡力的辨别;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图丙可知,吊篮在0~1s处于加速运动状态,因此吊篮处于非平衡状态。
由图丙可知,1~2s吊篮匀速运动,由图乙可知人的拉力F2=25N,此时吊篮处于平衡状态,由图甲可知,绳子承重段数为2,忽略绳重、摩擦和空气阻力,则有拉力
解得空吊篮的重力:GA=30N。
忽略绳重、摩擦、空气阻力,提升重物时绳子最大拉力,则提升货物的最大重力
吊篮最多能装货物的质量
【分析】加速运动的物体,受到非平衡力的作用;根据滑轮组绳子的拉力和动滑轮的重力,计算物体的重力;根据物体受到的合力,计算物体的重力大小,再计算质量。
14.【答案】(1)依题意,当重物匀速上升时,绳子拉力F=40N
滑轮组有3段绳子承担物重,即n=3
则: G动=3F-G=3×40N-100N=20 N
(2)由丁图知,在1~2s内,重物上升了1.25m
则绳子自由端通过的距离是:s= nh=3×1.25m=3.75m.
(3)在0~1s内,F0=30N
由于物体仍处于静止状态,所以有G+G动=nF0+F支
即,F支=G+G动-nF0=100N+20N-3×30N=30N
【知识点】力的合成与应用;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)由图丙可知,2~3s重物做匀速直线运动,由图乙可知,2~3s绳子端的拉力F,由图甲可知,动滑轮上有3端绳子,即n=3,利用变形计算动滑轮的重力;
(2)由图丁可知1~2s内重物上升的高度h,利用计算绳子端移动的距离;
(3)由图乙可知0~1s内绳子端所受的拉力F0,对动滑轮做受力分析可知,动滑轮受到3段向上的拉力即3F0以及向下的重力G动和F拉,即F拉=3F0-G动;因为物体处于静止状态,对物体受力分析可知,受到向上的拉力F拉和支持力F支以及向下的重力G物,即F拉=G物-F支;故有;所以,代数进行计算即可。
15.【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.滑轮组有两股绳承担物重,n=2,绳子自由端的拉力
A不符合题意;
B.如图,滑轮组有两股绳承担物重,n=2,若物体上移0.5m,则绳子自由端移动的距离
B符合题意;
C.使用机械可以省力或省距离,但不会省功,还要多做功,任何机械的效率都不会达到100%,C不符合题意;
D.若自由端拉绳子的速度为0.2m/s,物体移动的速度为
D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合绳子股数,计算拉力;根据绳子的速度和绳子股数,可以计算物体移动的速度。
16.【答案】(1)解:由图可知,绳子股数为3,则绳子自由端移动距离s=3h=3×2m=6m
答:绳自由端的移动距离是6m;
(2)解:不计绳重和摩擦,动滑轮的重力G动=3F-G=3×200N-480N=120N
答:动滑轮的重力是120N;
(3)解:若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为
答:若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为250N
(4)解:若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力G物=3F′′-G动=3×180N-120N=420N
答:若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力是420N。
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】对于该滑轮组,与动滑轮接触的有三段绳子,所以自由端移动的距离是物体移动的3倍,结合自由端移动的距离求解物体运动的距离;拉力为物重和滑轮重之和的三分之一,拉力作的功为总功,克服重力做的功为有用功,利用公式W=Fs求解做功,两者相除即为机械效率。
17.【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.提升物体时,A的轴的位置固定不动属于定滑轮,A正确,不符合题意;
B.图中B和物体一起移动,可看作是动滑轮,B正确,不符合题意;
C.由图知,A、B组成滑轮组,n=5,则拉力端移动距离s=5h,人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=02m,C错误,符合题意;
D.不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F= G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】对于该滑轮组,与动滑轮接触的有n段绳子,所以自由端移动的距离是物体移动的n倍,拉力为物重和滑轮重之和的几分之一。
18.【答案】A,C,D
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.从图中可知n=2,第一次用力F将物体在2s内匀速提高了1m,绳端移动距离s=2h=2×1m=2m
A符合题意;
B.绳端移动的速度为
B不符合题意;
C.拉力为
C符合题意;
D、第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m,拉力为
D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】根据s=nh得出绳端移动距离s;根据v=得出绳端移动的速度。
根据F=(G+G动)得出拉力F;第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m,根据F′=(G+G动)得出F′。
19.【答案】(1)由图知,n=3,绳重、摩擦不计,提起物体所用的力为
答:物体所用的力是14N;
(2)绳端移动的距离为s=nh=3×2m=6m
答:绳端移动的距离6m;
(3)物体上升的速度为
答:物体上升的速度0.2m/s。
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【分析】 (1)、利用公式nF=G物+G动求出拉力大小。
(2)、根据公式s=nh 求出绳子自由端移动的距离。
(3)、 根据公式求得物体上升速度。
20.【答案】桌面;水平向左;20
【知识点】弹力;摩擦力的方向;滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】桌面对物体的支持力的施力物体是桌面,这个力属于弹力,则这个支持力是由桌面发生弹性形变而产生的。
由图可知,绳子自由端的拉力
动滑轮上有二段绳子,则n=2,不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,装置保持静止,物体置于水平桌面上,在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,由二力平衡条件可得
摩擦力的方向与拉力的方向相反,水平向左。
【分析】弹力是施力物体发生形变产生的,根据,求出摩擦力大小,摩擦力的方向与拉力的方向相反。
21.【答案】定滑轮;3;6
【知识点】定滑轮及其工作特点;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图乙,力F2的作用下滑轮C的轴不随力F2移动,故是定滑轮。
在甲图中,滑轮B是动滑轮,滑轮A是定滑轮,所以根据定滑轮和动滑轮的特点得,此时拉力
在乙图中,滑轮C、D是定滑轮,所以根据定滑轮的特点得,此时拉力
【分析】不随物体一起移动的滑轮是定滑轮;根据定滑轮和动滑轮的特点,确定拉力大小。
22.【答案】A,C
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.物体B在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动,因物体A受到竖直向上绳子的拉力和自身的重力是一对平衡力,所以,滑轮组绳子的拉力,由图可知,滑轮组承担物重绳子的有效股数,不计绳及滑轮的摩擦,绳、滑轮与弹簧测力计的重力不计,因物体B受到滑轮组向右的拉力和向左的摩擦力是一对平衡力,所以,由可得,物体B所受滑动摩力,A符合题意;
BC.用水平向左的力F拉动物体B可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体A的重力不变,滑轮组绳子的拉力不变,物体B受到滑轮组的拉力不变,物体B对桌面的压力和接触面的粗糙不变,受到的摩擦力不变,因物体B受到向左的拉力和向右滑轮组绳子的拉力、摩擦力的作用下处于平衡状态,所以水平向左的力,由可得,物体B运动的速度,F做功的功率
B不符合题意,C符合题意;
D.物体B匀速运动时,滑轮组绳子的拉力为,由图可知,弹簧测力计的拉力等于两股绳子的拉力,则弹簧测力计的示数,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据物体的质量计算重力,分析滑轮组绳子的拉力;根据物体受到的力和速度的乘积,计算功率;根据滑轮组绳子的股数,结合绳子的速度,计算动滑轮的移动速度。
23.【答案】动;方向;2N
【知识点】动滑轮及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】用力F拉动绳端时,B滑轮的位置会随物体一起向左移动,则B是动滑轮;A滑轮的位置不动,则A是定滑轮,可以改变力的方向。
由图可知,动滑轮上有3段绳子(即n=3),不计绳和滑轮的重力以及滑轮的摩擦,则绳端的拉力
即拉力F的大小为2N。
【分析】和物体一起运动的滑轮是动滑轮;定滑轮可以改变力的方向;根据动滑轮上物体的力和绳子股数,可以计算拉力。
24.【答案】150;不变
【知识点】摩擦力的大小;滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】将动滑轮与物体当成一个整体,该整体受到了向左的3段绳子的拉力,因此物体A受到的拉力为150N,还受到了向右的地面给其的摩擦力,因物体A沿水平地面做匀速直线运动,故物体A和动滑轮处于平衡状态,摩擦力与总拉力是平衡力,故摩擦力的大小为150N。
由于A与地面的摩擦力属于滑动摩擦力,只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体速度无关,故摩擦力的大小不变。
【分析】做匀速直线运动,处于平衡状态,摩擦力与总拉力是平衡力,等大反向;滑动摩擦力,只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体速度无关。
25.【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.由图知道,n=2,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦,拉力
A不符合题意;
BC.绳自由端移动的距离s=2s物=2×3m=6m
绳子自由端移动的速度
B不符合题意,C符合题意;
D.拉力F做功功率
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据,求出拉力大小;根据s=2s物,求出绳子移动的距离;根据,求出速度;根据,求出功率。
26.【答案】180;36
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】由图得,滑轮组绕绳子的段数
在F=60N的水平拉力作用下,物体沿水平地面做匀速直线运动,不计绳、滑轮重及滑轮的摩擦,由二力平衡得,物体和地面间的摩擦力
若物体的速度为0.2m/s,则拉力移动的速度为
拉力的功率为
【分析】根据公式f=nF,求出摩擦力;根据公式,求出拉力的功率。
27.【答案】A,C
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.人做匀速直线运动,人受到拉力和摩擦力是平衡力,人受到的摩擦力f=F
A符合题意;
B.由图可知,n=2,人和箱子看出一个整体,地面对箱子的摩擦力为f地=3F
B不符合题意;
C.n=2,箱子的速度为v,绳子自由端的速度是2v,人以速度v靠近绳子自由端,所以绳子自由端相对于人的速度是3v,人拉绳子做功的功率为 Fv′=F×3v=3Fv
C符合题意;
D.定滑轮绕3段绳,墙壁对定滑轮的拉力F拉=3F
由力的作用相互性可知,定滑轮对墙壁的拉力为3F,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】物体间力的作用是相互的;根据物体受到滑轮组的绳子的股数,计算绳子移动的速度和物体速度的关系。
28.【答案】C,D
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图可知动滑轮上绳子的段数n=3,不计绳重及摩擦时,则绳子自由端的拉力(即滑轮组对物体A的拉力)
B匀速下降,物体A匀速向右运动时,受到向右的拉力F和向左的摩擦力作用,则由二力平衡条件可得,物体A受到的摩擦力f=FA=2N
A不符合题意;
B.当使物体B以0.3m/s的速度上升时,物体A匀速向左运动,此时A受到向右的拉力FA、摩擦力f和向左的拉力F作用,由于物体A对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度都不变,则摩擦力大小不变,所以,由力的平衡条件可得F=FA+f=2N+2N=4N
B不符合题意;
C.绳子自由端移动的速度(即物体A运动的速度)vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s
则拉力F的功率为P=FvA=4N×09m/s=3.6W
C符合题意;
D.B匀速上升0.9m,则绳子自由端移动的距离sA=3sB=3×0.9m=2.7m
该过程中拉力F做功W=FsA=4N×2.7m=10.8J
D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合滑轮组绳子股数,计算拉力的大小;根据拉力和速度的乘积计算功率的大小;利用拉力和距离的乘积计算做功多少。
29.【答案】(1)物块没有露出水面时浸没在水中,此时浸入水中的体积等于物块的体积,浸入水中的体积为
此时物块所受到的浮力为
答:在物块还未露出水面时,求此时物块所受到的浮力为300N。
(2)把动滑轮和物体看成一个整体,对这个整体受力分析,这个整体受到重力,向上的浮力和向上的拉力,因为整体处于平衡状态,则人的拉力为
答:在物块未露出水面时,人的拉力为210N。
(3)物块完全露出水面后人对绳子的拉力为
拉力做的总功为
人的拉力所做功的功率为
答:物块完全露出水面后人的拉力所做功的功率为248W。
【知识点】阿基米德原理;滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;
(2)对于该滑轮组,与动滑轮接触的有三段绳子,拉力为物体、动滑轮重力的三分之一,但物体受到浮力,应当减去浮力的三分之一;
(3)求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
30.【答案】A
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图知道,此滑轮组由2段绳子承担物重,且物体A恰好在水平面上向右做匀速直线运动,不计绳重、滑轮重以及绳子与滑轮间的摩擦,则 ,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据公式,可求出拉力。
31.【答案】C
【知识点】力的合成与应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.物体B在匀速下降时,A匀速向左运动,A处于平衡态,受到了拉力和摩擦力,拉力的大小等于摩擦力的大小,A受到的摩擦力的大小为100N,A不符合题意;
B.对B进行受力分析,物体B所受重力为
B不符合题意;
C.支架受到滑轮组的拉力为
C符合题意;
D.当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A向右匀速,其受到了向右的拉力和向左的摩擦力,还受到了绳子对其向左的拉力,其大小为100N,故一个水平向右的拉力为
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据滑轮组绳子的拉力和动滑轮的重力,可以计算物体的重力;根据绳子的拉力和动滑轮的重力,可以计算总拉力。
32.【答案】(1)解:物体匀速运动
因为不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由图可知n=3,由力的平衡可得
动滑轮重
答:动滑轮重力为100N;
(2)解:物体的速度
拉绳的速度
答:拉绳的速度为1.2m/s。
【知识点】速度公式及其应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据动滑轮对物体的拉力和绳子的拉力,计算动滑轮的重力;
(2)利用路程和时间的比值, 计算速度,结合绳子股数,计算绳子的速度。
33.【答案】5;15
【知识点】摩擦力的大小;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图,滑轮组承担物重的绳子股数n=3,不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳端受到的拉力
由于物体间力的作用是相互的,物体A受到向左的拉力
物体A向右匀速运动,受到向右的拉力F、向左的摩擦力f、向左的拉力FA,处于平衡状态,则有
物体A受到的摩擦力:
物体A匀速向左直线运动时,物体B向下做匀速直线运动,滑轮组绳的自由端处的拉力不变,物体A受到向左的拉力不变;物体A处于平衡状态,在水平方向上受到向右的拉力、向右的摩擦力、滑轮组绳端对A的拉力,三个力是平衡力,由于接触面不变,压力不变,摩擦力的大小不变,三力的关系
水平拉力
【分析】先根据求出拉力,相互作用力大小相等,即摩擦力等于拉力;对物体受力分析,根据平衡关系及摩擦力大小不变,求出拉力。
34.【答案】(1)由图知,动滑轮由3段绳子承担,则绳子拉力通过的距离s=3h=3×2m=6m,
拉绳的速度:v===0.6m/s
(2)动滑轮由3段绳子承担,拉力F是摩擦力和动滑轮重的三分之一,
即: F=(f+G动)
G动=3F-f=3×80N-200N=40N
(3)若摩擦力f’=800N,则拉力 F'=(f'+G动)=×(800N+40N)=280N .
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)会利用滑轮组中绳子移动距离与物体移动距离的n倍关系进行计算,n为动滑轮绳子段数,此题为n=2。根据速度公式进行速度计算。
(2)(3)利用滑轮组中绳端拉力和动滑轮勾上的力的关系进行计算,F=(G物+G动),此题为F=(f+G动)。
35.【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】重物在上升过程中受到竖直向下的重力G及绳子对物体竖直向上的拉力T的作用,作用点在物体的重心,由二力平衡的条件T=900N
因绳、滑轮的自重及摩擦不计,重物绳子的条数为
所以需要3条绳子提升重物,应该将绳子的一端固定在动滑轮的挂钩上,依次绕过下面的定滑轮、动滑轮、上面的定滑轮,如图所示:
【分析】根据滑轮组的动滑轮和定滑轮,组装滑轮组;根据物体的重力和绳子的拉力,计算绳子股数。
36.【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】由省力要求知道左图中,应n=2,绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过定滑轮即可,如下图
由省力要求知道中图,应n=3,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮即可,如下图
由省力要求知道右图中,应n=4,绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过定滑轮,依次绕过即可,如下图
【分析】根据滑轮组绳子的拉力和物体重力、动滑轮重力的关系,判断绳子股数,根据绳子股数将滑轮组绕线组装。
37.【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】人在地上拉,从动滑轮开始绕线,最后到按钮处,如图所示
【分析】根据动滑轮和定滑轮,将滑轮组绕线组装。
38.【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】根据滑轮组省力的规律,当承担拉力的绳子段越多,越省力,如图一个动滑轮最多可以绕3段绳子,如图所示
【分析】根据滑轮组上的绳子股数最大,分析最小的拉力,将滑轮组绕线。
39.【答案】50;30;20
【知识点】定滑轮及其工作特点;动滑轮拉力的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】a图为定滑轮,定滑轮不省力也不费力,所以拉力F为50N。
b图为用动滑轮提升重物,动滑轮可以省一半的力,因为在提升重物的同时好要考虑滑轮自身的重力,所以拉力F为30N。
c图为用滑轮组提升重物,由图可知,动滑轮上承受重物的绳子段数为n=3
根据公式
可得拉力为
【分析】定滑轮可以改变力的方向,不省力;动滑轮可以省一半力;使用滑轮组,省力情况和绳子股数有关。
40.【答案】(1)解:正方体A的体积为
A未露出水面时所受到的浮力为
答:A未露出水面时所受的浮力为10N;
(2)解:A 露出水面前,对动滑轮的拉力为
由甲图滑轮组可知,n=2,匀速提升时有
则
答:滑轮组中动滑轮的重力为5N;
(3)解:A完全脱离水面后,水面下降的高度为
此时水面的深度为
水对容器底部的压强为
答:A完全脱离水面后,水对容器底部的压强为4×103Pa。
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度和排开液体的体积,计算浮力;
(2)根据物体受到的重力和浮力差, 计算拉力;结合滑轮组绳子的拉力,计算动滑轮的重力;
(3)根据液体密度和液体深度,计算液体压强。
41.【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.拉力作用在动滑轮的轴上,此时费一倍力省一半距离,滑轮移动的速度是绳端移动距离的一半为0.05m/s,A不符合题意;
B.绳子对物体的拉力
在2s内绳子对物体A做的功
B不符合题意;
C.物体A相对于地面向左运动,则物体A受地面的摩擦力水平向右,弹簧测力计的示数恒为3N,说明B对物体A的摩擦力大小为3N,因为物体做匀速直线运动,物体A受地面的摩擦力 ,C符合题意;
D.物体B对A的压力大小不变,接触面粗糙程度不变的情况下,物体A受到物体B的摩擦力不变,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】中心转轴移动的为动滑轮,动滑轮可以省力但不能改变力的方向,其中拉力等于物体重力的一半,但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
42.【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点;动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图可见,本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功,假设物体与水平面的摩擦力f,物体移动的速度为v0,运动的时间为t,则对这三个图分析可得:(1)甲图:滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,所以根据二力平衡,此时拉力F1=f;拉力的作用点移动的速度v1=v0,作用点移动的距离 。(2)乙图:滑轮为动滑轮,因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省一半的力,所以根据二力平衡,此时拉力F2= f;但是费2倍的距离,拉力的作用点移动的速度v2=2v0,作用点移动的距离s2=2v0t。(3)丙图:滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,因此是个费力杠杆,费2倍的力,省2倍的距离,因此F3=2f,拉力的作用点移动的速度V3= v0,作用点移动的距离S3= v0t。综上分析可知:①F1:F2:F3=f: f:2f=2:1:4;②v1:v2:v3=v0:2v0: V0=2:4:1;③s1:s2:s3=v0t:2v0t: v0t=2:4:1。
故答案为:D。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,利用速度公式求解速度。
43.【答案】B
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】(1)如左图,承担物重的绳子股数n=3,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴ = (600N+30N)=210N,悬挂滑轮组的细绳所受的拉力: =2×30N+4×210N=900N; 。(2)如右图,n=2,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴F2= (G物+G轮)= (600N+30N)=315N。悬挂滑轮组的细绳所受的拉力:F乙=3F2+G轮=3×315N+30N=975N。
故答案为:B。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系。
44.【答案】B,C
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB、人对地面的压力F压=G-F=510N-110N=400N,A不符合题意,B符合题意;C、由图知,n=2绳子自由端运动速度v=2×0.02m/s=0.04m/s,C符合题意;D、不计绳重和摩擦,拉力 (20N+200N)=110N,D不符合题意;
故答案为:BC。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,利用速度公式求解速度。
45.【答案】D
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由题意得:450N=50N+ (50N+GB)即B的重力:GB=550N;则A物体所受摩擦力为 ×(50N+550N)=200N;水平向右的力:F= ×(50N+60N+550N)+200N=420N;因为B上升的速度为0.05m/s,所以A的速度为3×0.05m/s=0.15m/s,P=Fv=420×0.15=63W。
故答案为:D。
【分析】先对弹簧进行受力分析可知,弹簧测力计的示数等于受到竖直向下的力的合力;然后对与B相连的滑轮进行受力分析,即该滑轮受到竖直向下自身的重力和B的拉力的作用,受到竖直向上三条绳子的拉力;从而求出B的重力;然后根据物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,根据二力平衡的条件求出摩擦力的大小;然后根据二力平衡条件和功率公式P=Fv即可求出水平向右的拉力和功率的大小.
46.【答案】C,D
【知识点】功率的计算;力与运动的关系;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=3;AD、由图丙可知在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知此时拉力F2=40N,不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F= (G+G动),所以G动=3F2﹣G=3×40N﹣100N=20N;由图乙可知0s~1s内,拉力F3=30N;由图丙可知,此时重物处于静止状态,则物体和动滑轮受到向上的总拉力F总=3F3=3×30N=90N,所以,0s~1s内,物体对地面的压力F压=G+G动﹣F总=100N+20N﹣90N=30N,地面对物体的支持力与物体对地面的压力是一对相互作用力,故地面对物体的支持力等于物体对地面的压力,为30N,D符合题意,A不符合题意;B、由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.15m,则拉力端移动的距离s1=3h1=3×0.15m=0.45m,拉力做的功:W=F1s1=50N×0.45m=22.5J,B不符合题意;C、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=3m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,绳子自由端移动速度v绳=3v物=3×3m/s=9m/s,因为P= = =Fv,所以拉力做功功率(总功率):P总=F2v绳=40N×9m/s=360W,C符合题意;
故答案为:CD。
【分析】由F-t图象得出拉力大小,由v-t图象得出重物上升的速度,F拉力F移动的距离s=nh,根据F=(G+G动)计算动滑轮重力;
利用力的合成计算物体对地面的压力,地面对物体的支持力与物体对地面的压力是一对相互作用力,地面对物体的支持力等于物体对地面的压力.
由图丁得出重物上升高度,利用s=nh求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
利用P=Fv求拉力做功的功率.
人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——12.2滑轮
一、定滑轮:为等臂杠杆,不省力也不省距离,可以改变力的方向
1.(2022八下·屯昌期末)如图所示,升旗杆顶部有一个 轮,使用它不能省力,但可以改变 。
【答案】定滑;力的方向
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】升国旗时,旗杆顶部滑轮的轴的位置固定不动,为定滑轮,其作用是改变力的方向。
【分析】固定不动的滑轮是定滑轮,可以改变力的方向。
2.(2021八下·滦南期末)如图所示,分别用力 、 、 匀速提起重物 ,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】因为定滑轮相当于一等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物G,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力。BCD不符合题意,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】使用定滑轮时,可以改变力的方向,不能改变力的大小。
3.(2021八下·奉贤期末)如图所示,沿不同方向分别用F1、F2、F3的力,以不同速度匀速拉动物体A时,忽略绳子与滑轮的摩擦,关于三力的大小,下列说法正确的是( )
A.F1最小 B.F2最小 C.F3最小 D.一样大
【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图可知,图中滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,因为物体A匀速运动,所以F1、F2、F3都与物体A受到地面的摩擦力相等,所以三种拉法所用拉力一样大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】中心转轴固定不动的滑轮为定滑轮,定滑轮可以改变力的方向,但不省力,拉力等于物体的摩擦力。
4.(2021八下·招远期末)如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以 (选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”),吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力,其方向为 ,在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】改变动力方向;竖直向下;变小
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】定滑轮实质是一个等臂杠杆,不省力也不省距离,使用定滑轮可以改变动力方向。
吊桥的重力是阻力,重力的方向为竖直向下。
力臂为支点到动力作用线的距离,在拉起吊桥的过程中,阻力方向始终竖直向下,支点到阻力作用线的距离变小,即阻力臂大小变小。
【分析】中心转轴固定不动的滑轮为定滑轮,定滑轮可以改变力的方向,但不省力。
二、动滑轮:可以省一半力的杠杆,拉力等于物重及动滑轮重和的一半
5.(2022八下·勃利期末)如图所示,物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为5N,那么拉力F为 N,若拉力F端移动了2m,则物体A移动了 m。(不计滑轮和绳重及它们间的摩擦)
【答案】10;4
【知识点】动滑轮拉力的计算
【解析】【解答】图示滑轮为动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力、省一半的距离,已知弹簧测力计的示数为5N,不计滑轮和绳重及它们间的摩擦,则拉力等于弹簧测力计示数的两倍,即拉力F=2F示=2×5N=10N
因拉力端移动距离
则物体移动的距离s物=2s=2×2m=4m
【分析】动滑轮上的力是绳子上力的2倍;绳子移动的距离是动滑轮移动距离的2倍。
6.(2022八下·集贤期末)如图所示,物体A的质量为5千克,在水平向左拉力F的作用下,物体沿水平地面向左匀速运动了0.1米。已知拉力F的大小为10牛,物体A受到的摩擦力为 牛,绳子自由端移动的距离为 米(不计滑轮自重与摩擦)。
【答案】20;0.2
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由题意可知,物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,由图可得,使用动滑轮拉物体,在不计滑轮自重与摩擦的情况下,可省一半的力,所以可得,所以物体A受到的摩擦力为f=2F=2×10N=20N
动滑轮省力费距离,省一半的力,多费一倍的距离,所以可得,绳子自由端移动的距离为s=2s1=2×0.1m=0.2m
【分析】根据,求出摩擦力;动滑轮省力费距离,省一半的力,多费一倍的距离。
7.(2022八下·石家庄期末)如图所示,一架无人机通过动滑轮将重20N的货物从深5m的井底拉至井口。若无人机竖直向上匀速飞行的速度为0.4m/s,对绳子的拉力为12N。不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.动滑轮重4N
B.所需时间为25s
C.无人机拉绳子的拉力做功100J
D.若无人机重10N,无人机向上飞行动力的功率为8.8W
【答案】A,B,D
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】A.不计绳重及摩擦,由于动滑轮上承担重量的绳子股数n=2,根据可知,动滑轮重为
A符合题意;
B.无人机运动的距离为
所需时间为
B符合题意;
C.无人机拉绳子的拉力做功为
C不符合题意;
D.若无人机重10N,无人机向上飞行动力为
根据
可知无人机向上飞行动力的功率为
D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】根据,求出动滑轮重;根据,求出时间;根据W=Fs。求出功;根据P=Fv,求出功率。
8.(2020八下·双台子期末)如图所示,用200牛的力拉着物体A以3 m/s的速度在水平面上匀速前进,若不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦,则物体B与地面间的滑动摩擦力为 N。
【答案】100
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由题意知,用200N拉物体在水平面上匀速运动,不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦,则拉力F与物体B与地面间的滑动摩擦力f之间关系为F=2f
即
【分析】中心转轴移动的为动滑轮,动滑轮可以省力但不能改变力的方向,其中拉力等于物体重力的一半,但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
9.(2019八下·虹口期末)用动滑轮提起货物如图所示,不计滑轮和绳的重力及其他摩擦,货物重200牛,20秒内被匀速提升5米,求:
(1)拉力F的大小;
(2)拉力所做的功;
(3)拉力的功率大小.
【答案】(1)解:动滑轮绳子的有效股数为2,不计滑轮和绳的重力及其他摩擦,
则拉力F的大小:F= G= ×200N=100N
答:拉力F为100N
(2)解:绳端移动的距离:s=nh=2×5m=10m,
拉力所做的功:W=Fs=100N×10m=1000J
答:拉力所做的功为1000J
(3)解:拉力的功率大小:P= =50W
答:拉力的功率为50W
【知识点】功率的计算;动滑轮拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)使用动滑轮时,拉力是物体重力的一半;(2)拉力和移动距离的乘积计算做功多少;(3)功和时间的比值计算功率大小。
三、竖直滑轮组拉力的计算:(物重+动滑轮重)÷承重绳段数
10.(2023·武穴模拟)如图所示,重力G=700N的水平木板在滑轮组的作用下保持静止.三个滑轮等大、光滑,质量均忽略不计.所有细绳的重力均不计,天花板间的固定点分别叫做A、B、C,与木板间的固定点分别叫做D、E;各条细绳中不与滑轮接触的部分均竖直.则B点处的细绳对天花板的拉力大小为( )
A.100N B.140N C.300N D.350N
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图所示:
根据动滑轮和定滑轮的连接方式以及绳子的条数,可知:①,并且绳子对B的拉力大小等于F1,②,联立①②,可得,B符合题意.
故答案为:B.
【分析】根据物体受到的拉力和绳子股数,分析受到的力。
11.(2022八下·乐亭期末)用如图滑轮组,在绳子的自由端施力,将重物匀速提高1m,重物重30N,每个滑轮重15N。若不计摩擦与绳重,拉力为( )
A.10N B.15N C.20N D.25N
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图中可知,动滑轮上有三股绳子承重,故绳子自由端的拉力大小为
ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据,求出拉力的大小。
12.(2022八下·芜湖期末)如图所示,吊篮的重力为300N,动滑轮总重力为50N,定滑轮总重力为30N,人的重力为500N,人在吊篮里拉绳子使吊篮匀速向上运动,此时人拉绳子的力为 。
【答案】170N
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】将人、吊篮、动滑轮看作一个整体,由于它们处于静止状态时,整体受力平衡;由图可知,有5段绳子承受整体的总重力,则绳子的拉力
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合绳子的股数,计算拉力大小。
13.(2022八下·顺德期末)如图甲所示,小明将空吊篮提升到高处,拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,空吊篮上升的v﹣t图像如图丙所示,动滑轮重20N,在0~1s内空吊篮处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,空吊篮重为 N(忽略绳重、摩擦和空气阻力);若绳子能承受的最大拉力为120N,则吊篮最多能装货物的质量为 kg。(g取10N/kg)
【答案】非平衡;30;19
【知识点】重力及其大小的计算;平衡力的辨别;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图丙可知,吊篮在0~1s处于加速运动状态,因此吊篮处于非平衡状态。
由图丙可知,1~2s吊篮匀速运动,由图乙可知人的拉力F2=25N,此时吊篮处于平衡状态,由图甲可知,绳子承重段数为2,忽略绳重、摩擦和空气阻力,则有拉力
解得空吊篮的重力:GA=30N。
忽略绳重、摩擦、空气阻力,提升重物时绳子最大拉力,则提升货物的最大重力
吊篮最多能装货物的质量
【分析】加速运动的物体,受到非平衡力的作用;根据滑轮组绳子的拉力和动滑轮的重力,计算物体的重力;根据物体受到的合力,计算物体的重力大小,再计算质量。
14.(2021八下·环江期末)为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当小明用图19乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图19丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求:
(1)动滑轮的重力是多少?
(2)在1~2s内,绳子自由端通过的距离是多少?
(3)在0~1s内,地面对重物的支持力是多少?
【答案】(1)依题意,当重物匀速上升时,绳子拉力F=40N
滑轮组有3段绳子承担物重,即n=3
则: G动=3F-G=3×40N-100N=20 N
(2)由丁图知,在1~2s内,重物上升了1.25m
则绳子自由端通过的距离是:s= nh=3×1.25m=3.75m.
(3)在0~1s内,F0=30N
由于物体仍处于静止状态,所以有G+G动=nF0+F支
即,F支=G+G动-nF0=100N+20N-3×30N=30N
【知识点】力的合成与应用;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)由图丙可知,2~3s重物做匀速直线运动,由图乙可知,2~3s绳子端的拉力F,由图甲可知,动滑轮上有3端绳子,即n=3,利用变形计算动滑轮的重力;
(2)由图丁可知1~2s内重物上升的高度h,利用计算绳子端移动的距离;
(3)由图乙可知0~1s内绳子端所受的拉力F0,对动滑轮做受力分析可知,动滑轮受到3段向上的拉力即3F0以及向下的重力G动和F拉,即F拉=3F0-G动;因为物体处于静止状态,对物体受力分析可知,受到向上的拉力F拉和支持力F支以及向下的重力G物,即F拉=G物-F支;故有;所以,代数进行计算即可。
四、绳子自由端距离及速度的计算:绳子距离=n×物体距离,绳子速度=n×物体速度
15.(2022八下·深圳期末)用如图所示的滑轮组提升100N的重物,两个滑轮的重力均为20N,不计绳重及摩擦,则下列说法正确的是( )
A.绳子自由端的拉力F为40N
B.若物体上移0.5m,则绳子自由端移动lm
C.使用滑轮组可以省功
D.若自由端拉绳子的速度为0.2m/s,物体移动的速度为0.4m/s
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.滑轮组有两股绳承担物重,n=2,绳子自由端的拉力
A不符合题意;
B.如图,滑轮组有两股绳承担物重,n=2,若物体上移0.5m,则绳子自由端移动的距离
B符合题意;
C.使用机械可以省力或省距离,但不会省功,还要多做功,任何机械的效率都不会达到100%,C不符合题意;
D.若自由端拉绳子的速度为0.2m/s,物体移动的速度为
D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合绳子股数,计算拉力;根据绳子的速度和绳子股数,可以计算物体移动的速度。
16.(2021八下·和县期末)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力将重为480N的物体匀速提高2m(不计绳重和摩擦),求:
(1)绳自由端的移动距离是多少?
(2)动滑轮的重力是多少?
(3)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为多大?
(4)若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力是多少?
【答案】(1)解:由图可知,绳子股数为3,则绳子自由端移动距离s=3h=3×2m=6m
答:绳自由端的移动距离是6m;
(2)解:不计绳重和摩擦,动滑轮的重力G动=3F-G=3×200N-480N=120N
答:动滑轮的重力是120N;
(3)解:若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为
答:若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为250N
(4)解:若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力G物=3F′′-G动=3×180N-120N=420N
答:若作用在绳自由端的拉力为180N,提起的重物的重力是420N。
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】对于该滑轮组,与动滑轮接触的有三段绳子,所以自由端移动的距离是物体移动的3倍,结合自由端移动的距离求解物体运动的距离;拉力为物重和滑轮重之和的三分之一,拉力作的功为总功,克服重力做的功为有用功,利用公式W=Fs求解做功,两者相除即为机械效率。
17.(2021八下·和县期末)如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械,借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处,某人借助该装置提升重物G(不计摩擦和装置的自重),下列说法错误的是( )
A.图中A可简化为定滑轮
B.图中B可简化为动滑轮
C.人将绳子向下拉1米时,重物G也上升1米
D.利用该装置不仅可以省力,也能改变力的方向
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.提升物体时,A的轴的位置固定不动属于定滑轮,A正确,不符合题意;
B.图中B和物体一起移动,可看作是动滑轮,B正确,不符合题意;
C.由图知,A、B组成滑轮组,n=5,则拉力端移动距离s=5h,人将绳拉过1m时,物体上升的高度h=02m,C错误,符合题意;
D.不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力F= G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】对于该滑轮组,与动滑轮接触的有n段绳子,所以自由端移动的距离是物体移动的n倍,拉力为物重和滑轮重之和的几分之一。
18.(2021八下·柳州期末)如图所示的滑轮组不计绳重及摩擦,每个滑轮重1N,物体A重3N。第一次用力F将物体在2s内匀速提高了1m,绳端移动距离和速度分别为s、v;第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m。以下结论正确的是( )
A.s=2m B.v=2m/s C.F=2N D.=2N
【答案】A,C,D
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.从图中可知n=2,第一次用力F将物体在2s内匀速提高了1m,绳端移动距离s=2h=2×1m=2m
A符合题意;
B.绳端移动的速度为
B不符合题意;
C.拉力为
C符合题意;
D、第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m,拉力为
D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】根据s=nh得出绳端移动距离s;根据v=得出绳端移动的速度。
根据F=(G+G动)得出拉力F;第二次用力F′将物体在1s内匀速提高了1m,根据F′=(G+G动)得出F′。
19.(2021八下·铜官期中)如图所示,用滑轮组将重40N的物体匀速提高2m,用时10s,每个滑轮重是2N,绳重、摩擦不计,试求:
(1)提起物体所用的力是多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
(3)物体上升的速度?
【答案】(1)由图知,n=3,绳重、摩擦不计,提起物体所用的力为
答:物体所用的力是14N;
(2)绳端移动的距离为s=nh=3×2m=6m
答:绳端移动的距离6m;
(3)物体上升的速度为
答:物体上升的速度0.2m/s。
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【分析】 (1)、利用公式nF=G物+G动求出拉力大小。
(2)、根据公式s=nh 求出绳子自由端移动的距离。
(3)、 根据公式求得物体上升速度。
五、水平滑轮组拉力的计算:摩擦力=n×拉力
20.(2022八下·亳州期末)如图所示,物体置于水平桌面上,装置保持静止,物体重,物体重。桌面对物体的支持力是由于 发生形变而产生的;不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,桌面对物体的摩擦力方向 (选填“水平向左”或“水平向右”),大小为 。
【答案】桌面;水平向左;20
【知识点】弹力;摩擦力的方向;滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】桌面对物体的支持力的施力物体是桌面,这个力属于弹力,则这个支持力是由桌面发生弹性形变而产生的。
由图可知,绳子自由端的拉力
动滑轮上有二段绳子,则n=2,不计绳重和滑轮与绳及轴之间的摩擦,装置保持静止,物体置于水平桌面上,在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,由二力平衡条件可得
摩擦力的方向与拉力的方向相反,水平向左。
【分析】弹力是施力物体发生形变产生的,根据,求出摩擦力大小,摩擦力的方向与拉力的方向相反。
21.(2022八下·惠州期末)如题图所示,甲、乙两滑轮组拉着同一物体G在同一表面沿水平方向匀速运动(不计绳子、滑轮的重力和绳子与滑轮间的摩擦力),其中滑轮C是 (选填“动滑轮”或“定滑轮”);若物体G重10N,匀速运动时受到地面的摩擦力6N,可判断拉力较大的是 (选填“F1”或“F2”);其中F2的大小为 N。
【答案】定滑轮;3;6
【知识点】定滑轮及其工作特点;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图乙,力F2的作用下滑轮C的轴不随力F2移动,故是定滑轮。
在甲图中,滑轮B是动滑轮,滑轮A是定滑轮,所以根据定滑轮和动滑轮的特点得,此时拉力
在乙图中,滑轮C、D是定滑轮,所以根据定滑轮的特点得,此时拉力
【分析】不随物体一起移动的滑轮是定滑轮;根据定滑轮和动滑轮的特点,确定拉力大小。
22.(2022八下·青羊期末)如图所示,水平固定的测力计左端挂一个滑轮组,滑轮组左端挂有质量为30kg的物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿竖直方向与物体A相连,A的质量为5kg,物体B在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动;用水平向左的力F拉动物体B可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体A上升的速度大小为。若不计绳及滑轮的摩擦,绳、滑轮与弹簧测力计的重力不计,g取,则下列说法中正确的是( )
A.物体B所受滑动摩擦力大小为150N
B.F做功的功率为18W
C.F的大小为300N
D.弹簧测力计的示数为150N
【答案】A,C
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.物体B在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动,因物体A受到竖直向上绳子的拉力和自身的重力是一对平衡力,所以,滑轮组绳子的拉力,由图可知,滑轮组承担物重绳子的有效股数,不计绳及滑轮的摩擦,绳、滑轮与弹簧测力计的重力不计,因物体B受到滑轮组向右的拉力和向左的摩擦力是一对平衡力,所以,由可得,物体B所受滑动摩力,A符合题意;
BC.用水平向左的力F拉动物体B可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体A的重力不变,滑轮组绳子的拉力不变,物体B受到滑轮组的拉力不变,物体B对桌面的压力和接触面的粗糙不变,受到的摩擦力不变,因物体B受到向左的拉力和向右滑轮组绳子的拉力、摩擦力的作用下处于平衡状态,所以水平向左的力,由可得,物体B运动的速度,F做功的功率
B不符合题意,C符合题意;
D.物体B匀速运动时,滑轮组绳子的拉力为,由图可知,弹簧测力计的拉力等于两股绳子的拉力,则弹簧测力计的示数,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】根据物体的质量计算重力,分析滑轮组绳子的拉力;根据物体受到的力和速度的乘积,计算功率;根据滑轮组绳子的股数,结合绳子的速度,计算动滑轮的移动速度。
23.(2022八下·东莞期末)如图所示的滑轮组,其中B是 (选填“定”或“动”)滑轮,A滑轮可以改变拉力的 (选填“大小”或“方向”),若使重为30N的物体在水平地面做匀速直线运动,此时物体与水平地面间的摩擦力为6N,则拉力F的大小为 (不计动滑轮重、绳重、滑轮与绳的摩擦)。
【答案】动;方向;2N
【知识点】动滑轮及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】用力F拉动绳端时,B滑轮的位置会随物体一起向左移动,则B是动滑轮;A滑轮的位置不动,则A是定滑轮,可以改变力的方向。
由图可知,动滑轮上有3段绳子(即n=3),不计绳和滑轮的重力以及滑轮的摩擦,则绳端的拉力
即拉力F的大小为2N。
【分析】和物体一起运动的滑轮是动滑轮;定滑轮可以改变力的方向;根据动滑轮上物体的力和绳子股数,可以计算拉力。
24.(2022八下·罗庄期末)如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动,则物体A与地面间滑动摩擦力为 N;不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦,若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动,则物体A与地面间滑动摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】150;不变
【知识点】摩擦力的大小;滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】将动滑轮与物体当成一个整体,该整体受到了向左的3段绳子的拉力,因此物体A受到的拉力为150N,还受到了向右的地面给其的摩擦力,因物体A沿水平地面做匀速直线运动,故物体A和动滑轮处于平衡状态,摩擦力与总拉力是平衡力,故摩擦力的大小为150N。
由于A与地面的摩擦力属于滑动摩擦力,只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体速度无关,故摩擦力的大小不变。
【分析】做匀速直线运动,处于平衡状态,摩擦力与总拉力是平衡力,等大反向;滑动摩擦力,只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体速度无关。
六、滑轮组功率的计算:P=F×n×物体速度
25.(2022八下·定远期末)如图所示,在一水平地面上,木箱重400N,受到的摩擦力为200N,用力F拉动木箱使它在5s内匀速直线运动了3m(不计滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为200N
B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.绳自由端移动了6m
D.拉力F的功率为60W
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.由图知道,n=2,不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦,拉力
A不符合题意;
BC.绳自由端移动的距离s=2s物=2×3m=6m
绳子自由端移动的速度
B不符合题意,C符合题意;
D.拉力F做功功率
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据,求出拉力大小;根据s=2s物,求出绳子移动的距离;根据,求出速度;根据,求出功率。
26.(2022八下·瑶海期末)如图所示,在F=60N的水平拉力作用下,使重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动,不计绳、滑轮重及滑轮的摩擦,则物体和地面间的摩擦力f= N,若物体的速度为0.2m/s,则拉力的功率是 W。
【答案】180;36
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】由图得,滑轮组绕绳子的段数
在F=60N的水平拉力作用下,物体沿水平地面做匀速直线运动,不计绳、滑轮重及滑轮的摩擦,由二力平衡得,物体和地面间的摩擦力
若物体的速度为0.2m/s,则拉力移动的速度为
拉力的功率为
【分析】根据公式f=nF,求出摩擦力;根据公式,求出拉力的功率。
27.(2021八下·西岗期末)如图所示,人拉绳的力为F,人和箱子一同以水平速度v做匀速直线运动。则( )
A.箱子对人的摩擦力为F B.地面对箱子的摩擦力为2F
C.人拉绳子做功的功率为3Fv D.定滑轮对墙壁的拉力为2F
【答案】A,C
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.人做匀速直线运动,人受到拉力和摩擦力是平衡力,人受到的摩擦力f=F
A符合题意;
B.由图可知,n=2,人和箱子看出一个整体,地面对箱子的摩擦力为f地=3F
B不符合题意;
C.n=2,箱子的速度为v,绳子自由端的速度是2v,人以速度v靠近绳子自由端,所以绳子自由端相对于人的速度是3v,人拉绳子做功的功率为 Fv′=F×3v=3Fv
C符合题意;
D.定滑轮绕3段绳,墙壁对定滑轮的拉力F拉=3F
由力的作用相互性可知,定滑轮对墙壁的拉力为3F,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】物体间力的作用是相互的;根据物体受到滑轮组的绳子的股数,计算绳子移动的速度和物体速度的关系。
28.(2021八下·顺平期末)如图所示,物体A放在水平桌面上,重5N的物体B挂在滑轮组下,每个滑轮重1N,不计绳重和摩擦,B恰好匀速下降。现对A施加水平向左的拉力F使B上升,当B以 的速度匀速上升时,拉力的大小为F。下列说法正确的是( )
A.物体B匀速下降时,物体A受到摩擦力为3N
B.拉力F的大小为2N
C.拉力F的功率为3.6W
D.物体B匀速上升0.9m的过程中,拉力F做的功为10.8J
【答案】C,D
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图可知动滑轮上绳子的段数n=3,不计绳重及摩擦时,则绳子自由端的拉力(即滑轮组对物体A的拉力)
B匀速下降,物体A匀速向右运动时,受到向右的拉力F和向左的摩擦力作用,则由二力平衡条件可得,物体A受到的摩擦力f=FA=2N
A不符合题意;
B.当使物体B以0.3m/s的速度上升时,物体A匀速向左运动,此时A受到向右的拉力FA、摩擦力f和向左的拉力F作用,由于物体A对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度都不变,则摩擦力大小不变,所以,由力的平衡条件可得F=FA+f=2N+2N=4N
B不符合题意;
C.绳子自由端移动的速度(即物体A运动的速度)vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s
则拉力F的功率为P=FvA=4N×09m/s=3.6W
C符合题意;
D.B匀速上升0.9m,则绳子自由端移动的距离sA=3sB=3×0.9m=2.7m
该过程中拉力F做功W=FsA=4N×2.7m=10.8J
D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,结合滑轮组绳子股数,计算拉力的大小;根据拉力和速度的乘积计算功率的大小;利用拉力和距离的乘积计算做功多少。
29.(2021八下·乳山期末)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中物块的装置示意图,每个滑轮重为20N,均匀实心物块的密度为3×103kg/m3,物块的质量为60kg。绳重和摩擦、水对物块的阻力均忽略不计,物块一直匀速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在物块还未露出水面时,求此时物块所受到的浮力;
(2)在物块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)物块完全露出水面后匀速上升2m,用时5s,求人的拉力所做功的功率。
【答案】(1)物块没有露出水面时浸没在水中,此时浸入水中的体积等于物块的体积,浸入水中的体积为
此时物块所受到的浮力为
答:在物块还未露出水面时,求此时物块所受到的浮力为300N。
(2)把动滑轮和物体看成一个整体,对这个整体受力分析,这个整体受到重力,向上的浮力和向上的拉力,因为整体处于平衡状态,则人的拉力为
答:在物块未露出水面时,人的拉力为210N。
(3)物块完全露出水面后人对绳子的拉力为
拉力做的总功为
人的拉力所做功的功率为
答:物块完全露出水面后人的拉力所做功的功率为248W。
【知识点】阿基米德原理;滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;
(2)对于该滑轮组,与动滑轮接触的有三段绳子,拉力为物体、动滑轮重力的三分之一,但物体受到浮力,应当减去浮力的三分之一;
(3)求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
七、竖直放置水平运动的滑轮组的计算:nF=动滑轮重+摩擦力
30.(2023·漳州模拟)如图所示,当物体A、B的重分别为20N、10N时,物体A恰好在水平面上向右做匀速直线运动,滑轮和绳子的重忽略不计。则绳子对物体A的拉力是( )
A.5N B.10N C.20N D.30N
【答案】A
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图知道,此滑轮组由2段绳子承担物重,且物体A恰好在水平面上向右做匀速直线运动,不计绳重、滑轮重以及绳子与滑轮间的摩擦,则 ,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据公式,可求出拉力。
31.(2022八下·耒阳期末)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,物体B在匀速下降时,通过滑轮组拉着物体A使其在水平面上做匀速直线运动,此时物体A受到绳子水平向左的拉力为100N。当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为20N,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力为300N
B.物体B所受重力为300N
C.支架受到滑轮组的拉力为220N
D.物体A受到水平向右的拉力为100N
【答案】C
【知识点】力的合成与应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.物体B在匀速下降时,A匀速向左运动,A处于平衡态,受到了拉力和摩擦力,拉力的大小等于摩擦力的大小,A受到的摩擦力的大小为100N,A不符合题意;
B.对B进行受力分析,物体B所受重力为
B不符合题意;
C.支架受到滑轮组的拉力为
C符合题意;
D.当用一个水平向右的拉力拉动物体A时,物体A向右匀速,其受到了向右的拉力和向左的摩擦力,还受到了绳子对其向左的拉力,其大小为100N,故一个水平向右的拉力为
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据滑轮组绳子的拉力和动滑轮的重力,可以计算物体的重力;根据绳子的拉力和动滑轮的重力,可以计算总拉力。
32.(2022八下·龙门期末)某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用100N的拉力F,5秒内把物体拉动的距离为2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)动滑轮重力;
(2)拉绳的速度。
【答案】(1)解:物体匀速运动
因为不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由图可知n=3,由力的平衡可得
动滑轮重
答:动滑轮重力为100N;
(2)解:物体的速度
拉绳的速度
答:拉绳的速度为1.2m/s。
【知识点】速度公式及其应用;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据动滑轮对物体的拉力和绳子的拉力,计算动滑轮的重力;
(2)利用路程和时间的比值, 计算速度,结合绳子股数,计算绳子的速度。
33.(2022八下·漳州期末)如图的装置中,物体B重为48N,每个滑轮重均为12N,不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=25N向右匀速拉动物体A,此时物体A受到的摩擦力为 N。当水平拉力F'= N,物体A将匀速向左运动。
【答案】5;15
【知识点】摩擦力的大小;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】如图,滑轮组承担物重的绳子股数n=3,不计绳重及滑轮的摩擦,滑轮组绳端受到的拉力
由于物体间力的作用是相互的,物体A受到向左的拉力
物体A向右匀速运动,受到向右的拉力F、向左的摩擦力f、向左的拉力FA,处于平衡状态,则有
物体A受到的摩擦力:
物体A匀速向左直线运动时,物体B向下做匀速直线运动,滑轮组绳的自由端处的拉力不变,物体A受到向左的拉力不变;物体A处于平衡状态,在水平方向上受到向右的拉力、向右的摩擦力、滑轮组绳端对A的拉力,三个力是平衡力,由于接触面不变,压力不变,摩擦力的大小不变,三力的关系
水平拉力
【分析】先根据求出拉力,相互作用力大小相等,即摩擦力等于拉力;对物体受力分析,根据平衡关系及摩擦力大小不变,求出拉力。
34.(2021八下·宜州期末)某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上质量为100kg的物体,物体受到的摩擦力为200N,用80N的拉力F,10秒内把物体拉动的距离为2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)拉绳的速度是多少m/s?
(2)动滑轮的重力是多少N?
(3)若摩擦力增大到800N,则拉力的大小是多少N
【答案】(1)由图知,动滑轮由3段绳子承担,则绳子拉力通过的距离s=3h=3×2m=6m,
拉绳的速度:v===0.6m/s
(2)动滑轮由3段绳子承担,拉力F是摩擦力和动滑轮重的三分之一,
即: F=(f+G动)
G动=3F-f=3×80N-200N=40N
(3)若摩擦力f’=800N,则拉力 F'=(f'+G动)=×(800N+40N)=280N .
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)会利用滑轮组中绳子移动距离与物体移动距离的n倍关系进行计算,n为动滑轮绳子段数,此题为n=2。根据速度公式进行速度计算。
(2)(3)利用滑轮组中绳端拉力和动滑轮勾上的力的关系进行计算,F=(G物+G动),此题为F=(f+G动)。
八、滑轮组绳子的绕法:奇动偶定
35.(2022八下·朝阳期末)如图所示的滑轮组,用300N向下的拉力将900N的重物匀速提升到高处(绳、滑轮的自重及摩擦不计),请画出重物在上升过程中受力示意图及滑轮组上绳的绕法。要求标明各个力的大小。
【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】重物在上升过程中受到竖直向下的重力G及绳子对物体竖直向上的拉力T的作用,作用点在物体的重心,由二力平衡的条件T=900N
因绳、滑轮的自重及摩擦不计,重物绳子的条数为
所以需要3条绳子提升重物,应该将绳子的一端固定在动滑轮的挂钩上,依次绕过下面的定滑轮、动滑轮、上面的定滑轮,如图所示:
【分析】根据滑轮组的动滑轮和定滑轮,组装滑轮组;根据物体的重力和绳子的拉力,计算绳子股数。
36.(2022八下·沧州期末)按图中所给的省力条件,画出各滑轮组绳子穿绕方法。图中G表示物重,G′表示动滑轮重,F表示人对绳子的拉力。
【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】由省力要求知道左图中,应n=2,绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过定滑轮即可,如下图
由省力要求知道中图,应n=3,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮即可,如下图
由省力要求知道右图中,应n=4,绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过定滑轮,依次绕过即可,如下图
【分析】根据滑轮组绳子的拉力和物体重力、动滑轮重力的关系,判断绳子股数,根据绳子股数将滑轮组绕线组装。
37.(2022八下·潮南期末)如图甲是一款升降座椅装置,其简图如图乙,请在图乙中画出滑轮组的绕线情况,要求绳子的末端绕至按钮处。
【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】人在地上拉,从动滑轮开始绕线,最后到按钮处,如图所示
【分析】根据动滑轮和定滑轮,将滑轮组绕线组装。
38.(2022八下·阳信期末)要想拉动汽车,请在图中画出最省力的绳子绕法。
【答案】解:如图所示:
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】根据滑轮组省力的规律,当承担拉力的绳子段越多,越省力,如图一个动滑轮最多可以绕3段绳子,如图所示
【分析】根据滑轮组上的绳子股数最大,分析最小的拉力,将滑轮组绕线。
九、综合训练
39.(2022八下·大埔期末)如下图所示,一滑轮重10N,提起重物G=50N,当按(a)图使用时拉力F= N;当按(b)图使用时拉力F= N;当按(c)图使用时拉力F= N。
【答案】50;30;20
【知识点】定滑轮及其工作特点;动滑轮拉力的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】a图为定滑轮,定滑轮不省力也不费力,所以拉力F为50N。
b图为用动滑轮提升重物,动滑轮可以省一半的力,因为在提升重物的同时好要考虑滑轮自身的重力,所以拉力F为30N。
c图为用滑轮组提升重物,由图可知,动滑轮上承受重物的绳子段数为n=3
根据公式
可得拉力为
【分析】定滑轮可以改变力的方向,不省力;动滑轮可以省一半力;使用滑轮组,省力情况和绳子股数有关。
40.(2022八下·江城期末)边长为0.1m、重为20N的实心正方体A放置在装有水的容器底部,水深0.45m,容器底面积为200cm2。现用图甲所示的滑轮组将其匀速提升(忽略绳重、摩擦)。滑轮组绳子自由端的拉力为F,物体A下表面到容器底部的距离为h,F与h的关系如图乙所示。求:
(1)A未露出水面时所受的浮力;
(2)滑轮组中动滑轮的重力;
(3)A完全脱离水面后,水对容器底部的压强。(提示g=10N/kg)
【答案】(1)解:正方体A的体积为
A未露出水面时所受到的浮力为
答:A未露出水面时所受的浮力为10N;
(2)解:A 露出水面前,对动滑轮的拉力为
由甲图滑轮组可知,n=2,匀速提升时有
则
答:滑轮组中动滑轮的重力为5N;
(3)解:A完全脱离水面后,水面下降的高度为
此时水面的深度为
水对容器底部的压强为
答:A完全脱离水面后,水对容器底部的压强为4×103Pa。
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度和排开液体的体积,计算浮力;
(2)根据物体受到的重力和浮力差, 计算拉力;结合滑轮组绳子的拉力,计算动滑轮的重力;
(3)根据液体密度和液体深度,计算液体压强。
41.(2021八下·肥东期末)如图,用20N的力沿水平方向拉滑轮,可使重15N的物体A以0.1m/s的速度在水平面上匀速运动,物体B重10N,弹簧测力计的示数恒为3N(不计滑轮、测力计及绳重,滑轮的转轴光滑),下列说法正确的是( )
A.滑轮移动的速度是0.2m/s
B.在2s内绳子对物体A做的功为4J
C.物体A受地面的摩擦力水平向右,大小是7N
D.拉力F增大,物体A受到物体B的摩擦力会增大
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】A.拉力作用在动滑轮的轴上,此时费一倍力省一半距离,滑轮移动的速度是绳端移动距离的一半为0.05m/s,A不符合题意;
B.绳子对物体的拉力
在2s内绳子对物体A做的功
B不符合题意;
C.物体A相对于地面向左运动,则物体A受地面的摩擦力水平向右,弹簧测力计的示数恒为3N,说明B对物体A的摩擦力大小为3N,因为物体做匀速直线运动,物体A受地面的摩擦力 ,C符合题意;
D.物体B对A的压力大小不变,接触面粗糙程度不变的情况下,物体A受到物体B的摩擦力不变,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】中心转轴移动的为动滑轮,动滑轮可以省力但不能改变力的方向,其中拉力等于物体重力的一半,但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
42.如图所示,用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动,使物体以相等速度移动相同的距离。所用拉力分别是F1、F2、F3,这三个力的作用点移动距离分别是S1、S2、S3,移动速度分别为v1、v2、v3,不计滑轮摩擦,则( )
甲: 乙: 丙:
A.F1:F2:F3=2:1:4 S1:S2:S3=2:1:4
B.F1:F2:F3=2:4:1 S1:S2:S3=2:4:1
C.F1:F2:F3=2:4:1 v1:v2:v3=2:1:4
D.F1:F2:F3=2:1:4 v1:v2:v3=2:4:1
【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点;动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图可见,本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功,假设物体与水平面的摩擦力f,物体移动的速度为v0,运动的时间为t,则对这三个图分析可得:(1)甲图:滑轮为定滑轮,因为定滑轮相当于一个等臂杠杆,不能省力,所以根据二力平衡,此时拉力F1=f;拉力的作用点移动的速度v1=v0,作用点移动的距离 。(2)乙图:滑轮为动滑轮,因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆,省一半的力,所以根据二力平衡,此时拉力F2= f;但是费2倍的距离,拉力的作用点移动的速度v2=2v0,作用点移动的距离s2=2v0t。(3)丙图:滑轮为动滑轮,拉力的作用点在动滑轮的轴上,因此是个费力杠杆,费2倍的力,省2倍的距离,因此F3=2f,拉力的作用点移动的速度V3= v0,作用点移动的距离S3= v0t。综上分析可知:①F1:F2:F3=f: f:2f=2:1:4;②v1:v2:v3=v0:2v0: V0=2:4:1;③s1:s2:s3=v0t:2v0t: v0t=2:4:1。
故答案为:D。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,利用速度公式求解速度。
43.如图所示,甲、乙两个滑轮组通过细绳悬挂在天花板上,用滑轮组匀速提升重为600N的物体时,悬挂甲、乙两滑轮组的细绳所受的拉力分别为F甲、F乙,已知每个滑轮重30N,不计绳重及滑轮轴间的摩擦,则拉力F甲、F乙的大小分别为( )
A.F甲=630N,F乙=630N B.F甲=900N,F乙=975N
C.F甲=870N,F乙=975N D.F甲=975N,F乙=450N
【答案】B
【知识点】滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】(1)如左图,承担物重的绳子股数n=3,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴ = (600N+30N)=210N,悬挂滑轮组的细绳所受的拉力: =2×30N+4×210N=900N; 。(2)如右图,n=2,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴F2= (G物+G轮)= (600N+30N)=315N。悬挂滑轮组的细绳所受的拉力:F乙=3F2+G轮=3×315N+30N=975N。
故答案为:B。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系。
44.如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N,动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,).则下列计算结果中正确的是( )
A.人对地面的压力为250N
B.人对地面的压力为400N
C.绳子自由端运动速度是0.04m/s
D.绳子自由端受到的拉力大小是100N
【答案】B,C
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB、人对地面的压力F压=G-F=510N-110N=400N,A不符合题意,B符合题意;C、由图知,n=2绳子自由端运动速度v=2×0.02m/s=0.04m/s,C符合题意;D、不计绳重和摩擦,拉力 (20N+200N)=110N,D不符合题意;
故答案为:BC。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,利用速度公式求解速度。
45.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,滑轮组下端挂有物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连。此时物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,此时测力计的示数为450N;在物体B下加挂重为60N的物体C后,用水平向右的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向右做匀速直线运动,此时物体B上升的速度大小为5cm/s.已知每个滑轮重均为50N,若不计绳重及滑轮的摩擦,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力大小为100N
B.水平向右的力F的大小为400N
C.物体B所受重力为400N
D.拉力F做功的功率为63W
【答案】D
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由题意得:450N=50N+ (50N+GB)即B的重力:GB=550N;则A物体所受摩擦力为 ×(50N+550N)=200N;水平向右的力:F= ×(50N+60N+550N)+200N=420N;因为B上升的速度为0.05m/s,所以A的速度为3×0.05m/s=0.15m/s,P=Fv=420×0.15=63W。
故答案为:D。
【分析】先对弹簧进行受力分析可知,弹簧测力计的示数等于受到竖直向下的力的合力;然后对与B相连的滑轮进行受力分析,即该滑轮受到竖直向下自身的重力和B的拉力的作用,受到竖直向上三条绳子的拉力;从而求出B的重力;然后根据物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,根据二力平衡的条件求出摩擦力的大小;然后根据二力平衡条件和功率公式P=Fv即可求出水平向右的拉力和功率的大小.
46.用如图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度。绳子竖直向下的拉力F随时间t变化关系如图乙所示,物体移动的速度v和物体上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列说法正确的是( )
A.0~1s内,地面对物体的支持力等于70N
B.1~2s内,拉力做的功等于150J
C.2~3s内,拉力做功的功率为360W
D.动滑轮重20N
【答案】C,D
【知识点】功率的计算;力与运动的关系;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=3;AD、由图丙可知在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知此时拉力F2=40N,不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F= (G+G动),所以G动=3F2﹣G=3×40N﹣100N=20N;由图乙可知0s~1s内,拉力F3=30N;由图丙可知,此时重物处于静止状态,则物体和动滑轮受到向上的总拉力F总=3F3=3×30N=90N,所以,0s~1s内,物体对地面的压力F压=G+G动﹣F总=100N+20N﹣90N=30N,地面对物体的支持力与物体对地面的压力是一对相互作用力,故地面对物体的支持力等于物体对地面的压力,为30N,D符合题意,A不符合题意;B、由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.15m,则拉力端移动的距离s1=3h1=3×0.15m=0.45m,拉力做的功:W=F1s1=50N×0.45m=22.5J,B不符合题意;C、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=3m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,绳子自由端移动速度v绳=3v物=3×3m/s=9m/s,因为P= = =Fv,所以拉力做功功率(总功率):P总=F2v绳=40N×9m/s=360W,C符合题意;
故答案为:CD。
【分析】由F-t图象得出拉力大小,由v-t图象得出重物上升的速度,F拉力F移动的距离s=nh,根据F=(G+G动)计算动滑轮重力;
利用力的合成计算物体对地面的压力,地面对物体的支持力与物体对地面的压力是一对相互作用力,地面对物体的支持力等于物体对地面的压力.
由图丁得出重物上升高度,利用s=nh求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
利用P=Fv求拉力做功的功率.