人教版物理八年级下册12

第十二章 简单机械

第2节 滑轮

基础过关全练

知识点1 定滑轮和动滑轮

1.【学科素养·物理观念】(2022山东济南高新二模)一辆汽车不小心陷进泥潭后,司机按图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是 ( )

A.动滑轮,能省力 B.动滑轮,能改变力的方向

C.定滑轮,能省力 D.定滑轮,能改变力的方向

2.【学科素养·科学思维】(2022湖南临湘期中)如图所示,物体A通过动滑轮在水平拉力F作用下沿水平面以2 m/s的速度匀速运动,此时弹簧测力计的示数是8 N,若滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计,那么物体A与水平面间的摩擦力以及2 s内F的功率分别为 ( )

A.16 N 16 W B.16 N 32 W

C.8 N 16 W D.8 N 32 W

3.(2022安徽霍邱期中)如图所示,升国旗用的旗杆顶上安装的是

滑轮,此滑轮的好处是 。

4.(2022广西宁明期中)研究滑轮的特点。

(1)图甲是 滑轮,使用此滑轮分别用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速提升重物(如图丙),则三个力的大小关系是 。

(2)想要探究使用滑轮能否省距离,应当分别测量利用两个滑轮把物体匀速提升时,物体的移动距离h和手移动的距离s,发现使用图甲滑轮时,s h;使用图乙滑轮时s h(填“<”、“>”或“=”)。

知识点2 滑轮组

5.(2022广东乐昌一模)把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面,不计绳重、滑轮重和摩擦,放手后 ( )

A.A、B均静止

B.无法确定A、B的运动情况

C.A上升

D.A下降

6.【学科素养·科学思维】(2022黑龙江道外模拟二)A中的杠杆和物体处于静止状态,B、C、D中的物体被匀速吊起,所有物体重力均为G,不计动滑轮重力、绳重和一切摩擦,则所用拉力F最小的是 ( )

7.【学科素养·科学思维】(2022河南三门峡二模)“由物及理,思维建模”。如图所示,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于 (填简单机械名称);人们借助这种装置的主要目的是 (选填“省力”“省距离”或“省功”);若某同学所用的拉力为300 N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为

kg。(g取10 N/kg)

8.(2022安徽涡阳期末)如图所示,用20 N水平方向拉力F把重100

N的物体以0.2 m/s的速度水平匀速拉动,物体与水平地面间摩擦力为48 N,则拉力F做功的功率是 W。

9.【跨学科·物理与工程】【新独家原创】工人们想利用如图所示的滑轮组将质量为2.5 t的装修材料运至楼顶。已知绳子能够承受的最大拉力为500 N,动滑轮重、绳重和各种摩擦忽略不计。请你画

出该滑轮组最省力的绕绳方式,并计算出工人们至少需要几次才能把所有的装修材料运送至楼顶。(g取10 N/kg)

能力提升全练

10.(2022广西北部湾中考,10,★☆☆)如图所示的各种工具,正常使用时省力的是 ( )

A.定滑轮 B.动滑轮

C.筷子 D.船桨

11.(2021山东淄博中考,8,★☆☆)现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”,将自由往下降落称为“收”,将整个滑轮称为“绳制”(图1)。现分别用甲、乙两个力替代“收”(图2),使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 ( )

A.使用这个滑轮能省力

B.甲拉力大小等于乙拉力大小

C.甲拉力做的功大于乙拉力做的功

D.甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度

12.(2021广东深圳中考,6,★★☆)如图,两个滑轮组,提升一个重为17 N的物体A,(每个滑轮重相同)使物体A在2 s内拉升了20 cm,拉力如图所示,下列说法正确的是 ( )

A.甲中,绳端移动的距离为60 cm

B.乙中,拉力的功率为1.7 W

C.甲中,动滑轮由两根绳子吊着

D.乙中,动滑轮的重力为2 N

13.【跨学科·物理与生活】(2022四川马龙潭模拟,19,★☆☆)简单机械的使用,给人们的生活带来很多便利。小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,A的树干相当于 (选填“动滑轮”“定滑轮”或“杠杆”);图乙中靠近天花板的轮子是 (选填“动滑轮”“定滑轮”或“杠杆”),若晾衣架的总重为100 N,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时,绳的拉力F= N。

14.(2021辽宁营口中考,20,★☆☆)如图所示,物体A重150 N,物体B重15 N,此时物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重及摩擦),物体B匀速下降的速度是

m/s,物体A与水平桌面间的摩擦力是 N,10 s内物体A克服摩擦力做功 J。

15.(2022湖北十堰二模,15,★★☆)小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置,当施加图乙所示随时间变化的水平拉力F时,重物的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计绳与滑轮的重量及滑轮转动时的摩擦,绳对滑轮的拉力方向近似看成水平方向。在0~1 s内,重物受到地面的摩擦力为 N,在1 s到2 s内,物体受到的摩擦力 (选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”)。在2~3 s内,拉力F做功的功率为 W。

16.(2022甘肃武威中考,17,★☆☆)如图所示,某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物,请画出最省力的绕绳方法。

素养探究全练

17.【科学思维】如图甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置:

(1)AB是个杠杆,O为支点,杠杆平衡时,B端受到的向下的拉力

A端受到的向下拉力(选填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)如图甲所示,轿厢重300 N,用于装载货物的小车自重为200 N,若搬运2 000 N的货物,不计滑轮重、绳重和摩擦,则此时电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲= N,若物体要升高3 m,则电动卷扬机要把钢丝绳卷入 m。

(3)若用同样的轿厢、小车按乙图组装的装置来搬运大理石,电动卷扬机拉钢丝绳时可提供的最大拉力为1 500 N,不计滑轮重、绳重和摩擦,则该装置一次最多能提起 块质量为25 kg的大理石。(g取10 N/kg)

答案全解全析

基础过关全练

1.A 司机使用的是动滑轮,动滑轮能省力,但不能改变力的方向。

2.B 图中为动滑轮,物体A与水平面间的摩擦力:f=2F=2×8 N=16 N;绳端移动的速度:v绳=2v物=2×2 m/s=4 m/s;F的功率为:P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=Fv绳=8 N×4 m/s=32 W。

3.定 改变力的方向

解析 旗杆顶端的滑轮为定滑轮,不能省力,但可以改变用力方向。

4.(1)定 F1=F2=F3 (2)= >

解析 (1)由图甲可知该滑轮是定滑轮;因使用定滑轮不省力,所以F1、F2、F3都与物体重力相等;(2)使用定滑轮不省力也不费距离,所以s=h;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省一半的力、多费1倍距离,所以使用动滑轮时s>h。

5.D A与B质量相等,重力相等,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,将B拉起只需A重力的一半即可,所以A下降,B上升。

6.D A图中,动力臂为阻力臂的一半,所以动力为阻力的2倍,即F=2G;B图中为定滑轮,不省力,所以F=G;C图中有2段绳子承担物重,所以F=12G;D图中有3段绳子承担物重,所以F=13G。

7.滑轮组 省力 150

解析 提升物体时,上面的轴固定不动,属于定滑轮;下面的滚轴和物体一起移动,属于动滑轮,所以该装置相当于由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组;利用该装置既能省力,又能改变力的方向;不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力:F=15G=300 N,所以G=1 500 N,则m=𝐺𝑔=1 500N10N/kg=150 kg。

8.12

解析 由图知,与动滑轮相连的有三段绳子,拉力端的速度v=3v物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,拉力F做功的功率P=𝑊𝑡=𝐹𝑠𝑡=Fv=20 N×0.6

m/s=12 W。

9.如图所示 13次

解析 最省力的绕绳方法如答案图所示;装修材料的总重力G=mg=2.5×103 kg×10 N/kg=2.5×104 N,将装修材料提升至楼顶的最少运送次数N=𝐺𝑛𝐹=2.5×104 N4×500N=12.5,所以至少需要13次才能将所有的装修材料运至楼顶。

能力提升全练

10.B A是定滑轮,使用时既不省力,也不省距离;B是动滑轮,若不计绳重、滑轮重和摩擦,使用时可以省一半的力;筷子、船桨在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。

11.B 由图可知,图中的滑轮是定滑轮,使用定滑轮只能改变力的方向,不能省力,拉力移动的距离和速度与物体移动的距离和速度相等。

12.A 从甲图可以看到,动滑轮由三段绳子吊着,则甲图中的绳端移动的距离是物体A上升高度的三倍,即s甲=3h甲=3×20 cm=60 cm,故A正确、C错误;从乙图可以看到,乙图中的绳端移动的距离是物体A上升高度的两倍,即s乙=2h乙=2×20 cm=40 cm=0.4 m,乙图中绳端移

动的速度v乙=𝑠乙𝑡乙=0.4m2s=0.2 m/s,乙中拉力的功率P乙=F乙v乙=9 N×0.2 m/s=1.8 W,故B错误;从乙图可以看到,绳端的拉力是9 N,两条绳子拉着动滑轮,设动滑轮的重力为G动,物体A的重力是17 N,则2F乙=G动+GA,代入数据可得2×9 N=G动+17 N,解得G动=1 N,乙中,动滑轮的重力为1 N,故D错误。

13.动滑轮 定滑轮 25

解析 在拉动时,A的树干和绳子一起运动,相当于动滑轮;图乙所示靠近天花板的轮子是定滑轮;静止时绳的拉力F=𝐺𝑛=100N4=25 N。

14.0.4 30 60

解析 物体B下降的速度为vB=2vA=2×0.2 m/s=0.4 m/s,物体B施加在绳端的拉力F=GB=15 N,不计摩擦、绳重及滑轮重,物体A、B均做匀速直线运动,物体A受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则F=12FA=12f,所以物体A受到的水平向左的摩擦力f=2F=2×15 N=30

N,10 s内物体移动的距离sA=vAt=0.2 m/s×10 s=2 m,克服摩擦力做功W=fsA=30 N×2 m=60 J。

15.300 保持不变 300

解析 在0~1 s内,拉力F1=100 N,由图丙可知,物体在0~1 s内速度为0,处于静止状态,重物受到地面的摩擦力f=3×F1=3×100 N=300

N;在1 s到2 s内,物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,故物体受到的摩擦力保持不变;由图丙可知在2~3 s内,物体做匀速运动,v=0.5 m/s,拉力F=200 N,拉力F的作用点绳子自由端在水平方向运动的速度v'=3v=3×0.5 m/s=1.5 m/s,拉力做功功率(总功率):P总=Fv'=200 N×1.5 m/s=300 W。