第第頁2023浙教版科學(xué)八升九暑期“快人一步”培優(yōu)講義（十九）：滑輪組（2）【word，含答案】一、滑輪組

由定滑輪和動(dòng)滑輪組成，同時(shí)具備定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)，既可以省力，又能改變力的方向(但費(fèi)距離)。

(1)探究滑輪組的省力情況:

①用彈簧測力計(jì)測出鉤碼和動(dòng)滑輪的總重。

②按圖甲所示的方式勻速拉動(dòng)繩子，記錄此時(shí)承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1。

③按如圖乙所示方式勻速拉動(dòng)繩子，記錄此時(shí)承擔(dān)重物和動(dòng)滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F2。

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在忽略摩擦、繩重及實(shí)驗(yàn)誤差的條件下，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與鉤碼的重G以及動(dòng)滑輪的重G輪的關(guān)系為F=(G+G輪)/2即重物與動(dòng)滑輪的總重由幾股繩子承擔(dān)，提起重物所用的力就是總重的幾分之幾。

(2)利用滑輪組提起物體時(shí)，動(dòng)力F通過的距離s與物體被提高的高度h的關(guān)系是s=nh(n表示承擔(dān)物重的繩子股數(shù))。

二、使用定滑輪和動(dòng)滑輪的幾種情況(圖中物體全部勻速運(yùn)動(dòng))

定滑輪動(dòng)滑輪

圖示

表達(dá)式F=GF=F摩，F(xiàn)摩物體與地面的摩擦力F=(G+G輪)/2S繩=2h物v繩=2v物F=F摩/2S繩=2h物v繩=2v物F=2G+G輪S輪=s物/2v輪=v物/2F=2F摩S輪=s物/2v輪=v物/2

【能力拓展】

使用定滑輪提升物體時(shí)，拉力F無論沿什么方向拉，拉力大小均等于物體的重力;使用動(dòng)滑輪提升物體，只有拉力方向豎直向上時(shí)，拉力大小才等于物重的二分之一。(不考慮摩擦、繩重和動(dòng)滑輪重)

例1、物體A在大小為2N的水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若不計(jì)滑輪、彈簧測力計(jì)和繩的自重及滑輪與繩之間的摩擦，則下列說法中正確的是（）

A．此滑輪是定滑輪B．拉力F做功的功率為0.4瓦

C．使用此滑輪可以改變力的方向D．物體A受到地面的摩擦力是4N

例2、重為30牛的A物體，分別用如圖所示甲、乙兩種方法進(jìn)行提升和水平移動(dòng)。若A物體在水平面滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力為20N，F(xiàn)1=18N，F(xiàn)2=8N，A物體在10s內(nèi)勻速移動(dòng)的距離均為0.5m，則在該過程中，下列分析正確的是（）

A．繩子自由端F1移動(dòng)的速度比F2移動(dòng)的速度大

B．F1做功比F2做功少

C．F1與F2做功的功率相同

D．兩種方法機(jī)械效率相同

例3、如圖所示，，，此時(shí)物體相對于地面靜止，物體以的速度在物體表面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)（不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A．的功率為

B．物體和地面之間有摩擦力

C．如果增大，物體可能向左運(yùn)動(dòng)

D．彈簧測力計(jì)讀數(shù)為

1．甲乙兩個(gè)滑輪組如圖所示，其中每一個(gè)滑輪的重量都相同，用它們在相同時(shí)間內(nèi)分別將重物G1、G2提髙相同的高度，不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．若，則拉力做的總功相同

B．若，則甲機(jī)械效率大于乙機(jī)械效率

C．若，則拉力做功的功率相同

D．用甲、乙中的任何一個(gè)滑輪組提起不同的重物，機(jī)械效率不變

2.如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.4m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N。下列說法正確的是（不計(jì)滑輪、彈簧測力計(jì)、繩重及滑輪摩擦）（）

A．地面對A的摩擦力為3N

B．繩子拉物體A的功率為2W

C．物體B受到的摩擦力為3N，方向水平向左

D．在運(yùn)動(dòng)過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)也增大

3．如圖所示，用24N的水平拉力F拉滑輪，可以使重20N的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)。物體b重l0N，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為5N且不變。若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重和軸摩擦。則下列說法中正確的是（）

A．地面受到的摩擦力為12NB．滑輪移動(dòng)的速度為0.4m/s

C．水平拉力F的功率為4.8WD．在2s內(nèi)繩子對物體A所做的功為4.8J

4．如圖所示，物體A在物體B的重力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若在A上再施加一個(gè)水平向左、大小為100N的拉力F（圖中未畫出），則物體A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體A與桌面之間的摩擦力_______N。物體B的重力是_______N。（不計(jì)繩重，輪重和摩擦）

1.建筑工人用如圖所示的滑輪組，在4s內(nèi)將重為1000N的物體沿水平方向勻速移動(dòng)了2m。已知工人所用的拉力F大小為250N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍。此過程中，下列說法正確的是（）

A．繩子自由端沿水平方向移動(dòng)了6mB．物體受到的拉力為500N

C．拉力F的功率為125WD．滑輪組的機(jī)械效率為80%

2.如圖甲所示的滑輪組裝置，不計(jì)繩重和摩擦，繩對滑輪的拉力方向均為豎直方向。用該滑輪組提升放置在水平地面上重為G=80N的重物到高處。用豎直向下的拉力拉繩的自由端，拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，重物上升的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示。已知在2s4s內(nèi)重物上升的豎直高度為2m，則下列說法錯(cuò)誤的是（）

A．動(dòng)滑輪重為20N

B．02s內(nèi)重物對地面的壓力為40N

C．24s內(nèi)，繩自由端下降的平均速度為2m/s

D．46s內(nèi)，拉力F的功率為100w

3.如圖所示，F(xiàn)1=4N，F(xiàn)2=3N，此時(shí)物體A對于地面靜止，物體B以一定速度在物體A表面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)（不計(jì)彈簧測力計(jì)、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）。則A與地面、A與B之間的摩擦力、彈簧測力計(jì)的示數(shù)大小分別為（）

A．2N6N9NB．6N6N6NC．4N2N9ND．2N6N6N

4.如圖所示裝置，物體B放在水平桌面上，重為4N的物體A通過滑輪組拉住物體B，物體B以0.3m/s的速度水平勻速向右運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用一水平向左的拉力F拉物體B時(shí)，使物體A以0.6m/s的速度勻速上升。不計(jì)滑輪重、繩重和輪軸摩擦，則下列判斷正確的是（）

A．物體B受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為8N

B．當(dāng)物體B向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A的速度為0.1m/s

C．當(dāng)水平向左拉物體B時(shí)，拉力F大小為12N

D．當(dāng)水平向左拉物體B時(shí)，拉力F功率為4.8W

5．如圖所示，用10N的水平拉力F拉滑輪，使足夠長的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3N。若不計(jì)滑輪重、彈簧測力計(jì)重、繩重和滑輪摩擦，則下列說法中正確的有（）

A．B受到的摩擦力為3N，方向水平向左

B．滑輪移動(dòng)的速度為0.4m/s

C．繩子拉物體A的功率為1W

D．在運(yùn)動(dòng)過程中若將拉力F增大，彈簧測力計(jì)的示數(shù)也將增大

6．如圖所示，物體A的質(zhì)量m＝50kg，在拉力F的作用下，物體A以2m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為20N，忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計(jì)和繩子所受的重力，并且繩子足夠長。

求：(1)物體A與水平面間摩擦力f的大小。

(2)拉力F的大小。

(3)物體A運(yùn)動(dòng)10s的過程中，拉力F所做的功。

答案及解析

例1、D

【解析】

A．根據(jù)圖片可知，滑輪固定在物體A上，跟隨物體一起移動(dòng)，為動(dòng)滑輪，故A錯(cuò)誤；

B．拉力移動(dòng)的速度

v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s

則拉力的功率

P=Wt=Fst=Fv=2N×0.4m/s=0.8W

故B錯(cuò)誤；

C．此滑輪為動(dòng)滑輪，不能改變用力方向，但可以省力，故C錯(cuò)誤；

D．物體A受到地面的摩擦力

f=nF=2×2N=4N

例2、D

【解析】

A．A物體移動(dòng)的速度

甲圖中

n=2

則乙圖中

n=3

則繩子自由端F1移動(dòng)的速度

v繩1=2v物=2×0.05m/s=0.1m/s

繩子自由端F2移動(dòng)的速度

v繩2=3v物=3×0.05m/s=0.15m/s

比較可知，繩子自由端F1移動(dòng)的速度比F2移動(dòng)的速度小，故A錯(cuò)誤。

B．甲圖中繩子自由端移動(dòng)的距離

s1=2s=2×0.5m=1m

乙圖中繩子自由端移動(dòng)的距離

s2=3s=3×0.5m=1.5m

則F1做功

W總1=F1s1=18N×1m=18J

F2做功

W總2=F2s2=8N×1.5m=12J

比較可知，F(xiàn)1做功比F2做功多，故B錯(cuò)誤。

C．F1做功功率

P1=F1v繩1=18N×0.1m/s=1.8W

F2做功功率

P2=F2v繩2=8N×0.15m/s=1.2W

比較可知，F(xiàn)1做功功率比F2做功功率大，故C錯(cuò)誤。

D．甲圖中的有用功

W有1=Gs=30N×0.5m=15J

乙圖中的有用功

W有2=fs=20N×0.5m=10J

甲圖中的機(jī)械效率為

乙圖中的機(jī)械效率為

故兩種方法機(jī)械效率相同，故D正確。

例3、C

【解析】

A．由圖知，水平使用滑輪組，n=2，拉力端移動(dòng)速度

v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s

F2的功率

故A正確，不符合題意；

B．由圖知，水平使用滑輪組，n=2，則fB=2F2=2×3N=6N

根據(jù)力作用的相互的可知；物體B對物體A的摩擦力向左，大小為6N，A受到水平向右的拉力4N，由力的平衡可知A受到地面的摩擦力f地=6N-4N=2N

故B正確，不符合題意；

C．如果增大F2，B將做加速運(yùn)動(dòng)，B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變，B與A之間的摩擦力不變，A受力不變，同理可知，A受到地面的摩擦力也不變，即A的受力情況不變，還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，故C錯(cuò)誤，符合題意；

1．B

【解析】

AB．甲滑輪組中有一個(gè)動(dòng)滑輪，乙滑輪組中有兩個(gè)動(dòng)滑輪，所以若把物體提升相同的高度，乙滑輪組做的額外功多。若G1=G2，把物體提升相同的高度，則根據(jù)W=Gh可知，甲、乙所做的有用功相同，總功等于有用功和額外功之和，所以乙滑輪組的總功較大，由可知甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率，故A錯(cuò)誤，B正確；

C．相同時(shí)間內(nèi)提升相同的高度，由可知物體上升的速度相同，圖甲中滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩，圖乙中滑輪組的動(dòng)滑輪繞4段繩，則甲、乙繩子自由端的速度分別為

v甲=3v，v乙=4v

若F1＝F2，由P=Fv可知乙圖中拉力做功的功率較大，故C錯(cuò)誤；

D．用同一個(gè)滑輪組提起不同的重物，所做的額外功不變，有用功發(fā)生變化，所以有用功在總功中的比值發(fā)生變化，即機(jī)械效率變化，所以D錯(cuò)誤。

2.B

【解析】

AC．測力計(jì)對B的拉力與A對B的摩擦力是一對平衡力，這兩個(gè)力大小相等，彈簧測力計(jì)示數(shù)為3N，所以A對B的摩擦力為3N，方向水平向右；由于物體間力的左右是相互的，則B對A的摩擦力為3N，方向水平向左，對A受力分析，A受到水平向右的繩子的拉力、水平向左的B對A的摩擦力、水平向左的地面對A的摩擦力，F(xiàn)作用在動(dòng)滑輪上，對滑輪的拉力為10N，則拉動(dòng)A的力為5N，所以地面對A的摩擦力為

f=5N-3N=2N

故AC錯(cuò)誤；

B．繩子拉物體A的功率為

故B正確；

D．在運(yùn)動(dòng)過程中若將拉力F增大，但是AB間的壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，則AB間的摩擦力不變，且物體B仍然靜止，由二力平衡條件可知，測力計(jì)的示數(shù)不變，仍為3N，故D錯(cuò)誤。

3．D

【解析】

A勻速運(yùn)動(dòng)，B保持靜止，則A、B所受合力均為零，對B有彈簧測力計(jì)的拉力等于A對B的摩擦力，則A、B間摩擦力為5N，對A有繩子的拉力等于A、B間摩擦力和A與地面的摩擦力之和，動(dòng)滑輪上有兩段繩子，則當(dāng)拉力為24N時(shí)，繩子對A的拉力為12N，則可求A與地面間摩擦力為

f=12N-5N=7N

物體A的速度為0.2m/s，動(dòng)滑輪上有兩段繩子，則滑輪移動(dòng)速度為0.1m/s，則拉力功率為

P=Fv=24N×0.1m/s=2.4W

2s內(nèi)繩子對物體A做功為

W=F繩s=12N×0.2m/s×2s=4.8J

4．5025

【解析】

物體A在物體B的重力作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，A受到的摩擦力等于動(dòng)滑輪對A的拉力，即

f=F動(dòng)

當(dāng)物體A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F動(dòng)，即

F=f+F動(dòng)

因

f=F動(dòng)

所以

F=2f

即

100N=2f

解得

f=F動(dòng)=50N

動(dòng)滑輪上有2段繩子承擔(dān)拉力，滑輪與繩間摩擦、繩重和滑輪重均不計(jì)，

那么動(dòng)滑輪上受到的拉力和物體B的重力的關(guān)系為

F動(dòng)=2GB

則

1.D

【解析】

A．由圖可知，n=2，則繩子自由端沿水平方向移動(dòng)的距離

s=2s物=2×2m=4m

故A錯(cuò)誤；

B．物體沿水平方向勻速移動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，則物體受到的拉力

F拉=f=0.4G=0.4×1000N=400N

故B錯(cuò)誤；

C．拉力F做的功

W總=Fs=250N×4m=1000J

拉力F的功率

故C錯(cuò)誤；

D．有用功

W有=fs物=400N×2m=800J

滑輪組的機(jī)械效率

故D正確。

2.D

【解析】

A.由圖甲可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2，由丙圖可知，物體在4s~6s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖乙可知此時(shí)的拉力F3=50N，

不計(jì)繩重和摩擦，則由

得動(dòng)滑輪的重力

G動(dòng)=nF3-G物=2×50N-80N=20N

故A正確不合題意。

B.在0~2s內(nèi)，物體的運(yùn)動(dòng)速度為零，即物體靜止在地面上，

由圖乙可知此時(shí)的拉力F1=30N，

把動(dòng)滑輪和重物看成整體，則這個(gè)整體受到向下的總重力、向上的支持力以及2股繩子向上的拉力而處于靜止?fàn)顟B(tài)，

由力的平衡條件得

F支+2F1=G物+G動(dòng)

則地面對物體的支持力

F支=G動(dòng)+G物-2F1=20N+80N-2×30N=40N

根據(jù)力的作用是相互的可知，此過程中重物對地面的壓力

F壓=F支=40N。

故B正確不合題意。

C.已知在2s~4s內(nèi)重物上升的豎直高度為2m，

則繩子自由端移動(dòng)的距離

s=nh=2×2m=4m

所用的時(shí)間

t=4s-2s=2s

則在2s~4s內(nèi)，繩自由端下降的平均速度

故C正確不合題意。

D.由圖丙可知，在4s~6s內(nèi)，重物做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度

v3=2.0m/s

拉力做功的功率

P=Fv=50N×2.0m/s×2=200W

故D錯(cuò)誤符合題意。

3.A

【解析】

（1）根據(jù)圖片可知，動(dòng)滑輪上承擔(dān)拉力的繩子n=2，則AB之間的摩擦力

fBA=nF1=2×3N=6N

（2）定滑輪處于平衡狀態(tài)，它向左受到彈簧測力計(jì)的拉力，向右受到三根繩子上的拉力F2.根據(jù)二力平衡的知識可知，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=3F2=3×3N=9N

（3）A處于平衡狀態(tài)，它受到向左的B施加的摩擦力fBA=6N，向右的拉力F1=4N，二者的合力為6N-4N=2N

根據(jù)二力平衡的知識可知，A受到地面的摩擦力水平向右，大小為2N。

4.D

【解析】

A.由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=3，當(dāng)B水平勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由題意和平衡條件可得B受到的摩擦力

f=F拉=nGA=3×4N=12N

故A錯(cuò)誤；

B.物體B以0.3m/s的速度水平勻速向右運(yùn)動(dòng)，則A的速度為0.3m/s×3=0.9m/s，