資源簡介

一、使用定滑輪和動滑輪
定滑輪 動滑輪
圖示
表達式 F=G F=F摩，F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/2 F=2F摩S輪=s物/2v輪=v物/2
二.滑輪組
例1、如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體M沿水平地面做勻速直線運動，已知彈簧秤讀數為10N，物體M的運動速度為1m/s(若不計滑輪與繩子質量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間摩擦)。那么在此過程中(　　)
A．物體M與地面間的摩擦力為5N
B．物體M與地面間的摩擦力為10N
C．水平拉力F做功的功率為20W
D．1s內滑輪對物體M做功為10J
例2、如圖所示，拉力F為10N，物體A以0.2m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，彈簧測力計示數為20N。下列說法正確的是（　　）
A．物體A受到物體B的摩擦力為20N
B．此時拉力F的功率為2W
C．此時滑輪組的機械效率為70%
D．當拉力F增大到20N時，物體B將向左運動
例3、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動，彈簧測力計的示數為3N。下列說法正確的是（不計滑輪、彈簧測力計、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．在運動過程中若將拉力F增大到12N，彈簧測力計的示數也增大
例4、小金用如圖所示裝置提升重物G，已知每一個滑輪所受重力相等均為2N，物A體G所受重力為20N，在不計摩擦的情況下，小金至少需要 　 　N的力才能拉住物體G保持不動；天花板A點受到向下拉力為 　 　N；地面B點受到向上的拉力為 　 　N。
1.為便于研究，某健身器材中訓練拉力部分的機械結構可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計摩擦，下列有關分析正確的是（　　）
A．兩個滑輪在裝置中起的作用相同
B．拉力向下移動的速度與配重上升的速度大小相等
C．沿方向1與2勻速拉動配重提升相同高度，拉力所做的功相等
D．用該裝置提升更重的物體，機械效率不變
2.如圖所示，F1=4N，F2=3N，此時物體A相對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運動（不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）。下列說法錯誤的是（　　）
A．F2的功率為0.6W
B．彈簧測力計讀數為9N
C．物體A和地面之間有摩擦力
D．如果增大F2，物體A可能向左運動
3.小科用如圖所示的滑輪組提升G為600N的重物，在繩子自由端施加F為250N的拉力，使重物在4s內勻速上升1m，不計繩重和摩擦。下列說法正確的是（ ）
A.動滑輪重100N B.拉力做功的功率為150W
C.繩子自由端移動的距離為2m D.此過程滑輪組的機械效率為80%
4.如所示的滑輪組，掛上砝碼a、b后恰好平衡，若不計動滑輪重和摩擦，在a、b下面再加掛一個質量相等的小砝碼，將出現（　　）
A．a下降 B．a上升 C．仍保持平衡 D．條件不足，不能判斷
5.如圖裝置中，物體A重100N，物體B重5N，在物體B的作用下，物體A在水平作勻速直線運動，則如果在物體A上加一個水平向左的拉力F，拉力的功率為10W，使物體B勻速上升3m所用的時間為（不計滑輪與軸之間的摩擦，不計繩重） （ ）
A．3s B．9s C．1.5s D．6s
6.如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105N的物體勻速提起，在5s時間內繩子自由端移動的距離為s=3m。圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖。
（1）計算物體上升的速度。
（2）圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是 ，并列式計算出該物理量。
（3）計算滑輪組提升該重物時的機械效率。
1.如圖所示的甲、乙兩套裝置，每個滑輪的質量均相等且繩子重力和摩擦力不計。用它們分別將重為200N和100N的重物勻速提升相同的高度，拉力均豎直向上，則兩裝置中，說法正確的是（　　）
A．拉力大小：F甲＜F乙 B．有用功：W有甲＜W有乙
C．額外功：W額甲＞W額乙 D．機械效率：η甲＞η乙
2.如圖所示，重為120N的物體A在拉力F作用下沿水平面做勻速直線運動，其路程隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知物體A在水平方向上受到的阻力為物重的0.1倍，滑輪組機械效率為80%，滑輪組和繩子的自重不計。下列分析計算正確的是（　　）
A．10s內，繩子自由端沿水平方向移動了4m B．左側墻受到滑輪組16牛拉力作用
C．在10s內，作用在繩子自由端的拉力F為5牛 D．在10s內，拉力F做功的功率為1.2W
3.如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體M沿水平地面做勻速直線運動，一直彈簧秤讀數為10N，物體M的運動速度為1米/秒（若不計滑輪與繩子質量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間摩擦），那么在此過程中（　　）
A．物體M與地面間的摩擦力為5牛
B．物體M與地面間的摩擦力為10牛
C．水平拉力F做功的功率為20瓦
D．1秒內滑輪對物體M做功為10焦
4.為便于研究，某健身器材中訓練拉力部分的機械結構可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計摩擦，下列有關分析正確的是（　　）
A．兩個滑輪在裝置中起的作用相同
B．拉力F的大小是配重G大小的二分之一
C．拉力移動的距離是配重上升距離的兩倍
D．將配重提升相同的高度，用該裝置與直接提升配重所做的功相等
5.如圖所示，用l0N的力F豎直向上拉動滑輪，物體A以0.2m/s的速度勻速上升2m，滑輪的效率為80％，下列說法正確的是 ( )
A．拉力做的有用功為8J B.拉力F的功率為4W
C. A的重力為5N D.滑輪重力為4N
6.如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體M沿水平地面做勻速直線運動，已知彈簧秤讀數為10牛，物體M的運動速度為1米/秒（若不計滑輪與繩子質量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間的摩擦）。那么在此過程中（ ）
A．物體M與地面間的摩擦力為5牛 B．物體M與地面間的摩擦力為10牛
C．水平拉力F做功的功率為20瓦 D．1秒內滑輪對物體M做功為10焦
7．物體A在拉力作用下沿同水平面勻速運動了一段距離s，如圖所示，試比較拉力、，及拉力所做的功、的大小。（滑輪重、繩重及繩與滑輪間摩擦不計）
A．， B．，
C．， D．，
8．如圖所示，用滑輪裝置將物體A、B、C靜止懸掛，已知A、B、C所受的重力分別等于GA、GB、GC，繩的物重不計。
（1）如果不計滑輪重力與摩擦，要使整個裝置處于平衡，則GA=______GC。
（2）如果每一個滑輪的重力等于GA，在不考慮摩擦的情況下______。
答案及解析
例1、C
【解析】如圖所示，n＝2，物體做勻速運動，物體M與地面間的摩擦力f＝nF＝2×10N＝20N；彈簧測力計移動的速度v′＝nv物＝2×1m/s＝2m/s，拉力F做功的功率P＝Fv′＝10N×2m/s＝20W，1s內滑輪對物體M做功W＝fs＝fv物t＝20N×1m/s×1s＝20J。
例2、C
解：A、物體B靜止在地面上，處于平衡狀態；則水平方向上物體B受到向右的拉力等于地面對它向左的摩擦力與物體A對它向左的摩擦力之和，即fB+6N＝20N，則fB＝14N；由于力的作用是相互的，物體A受到的摩擦力為fA＝fB＝14N，故A錯誤；
B、由圖可知n＝2，拉力端移動速度：v＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力做功的功率：PFv＝10N×0.4m/s＝4W，故B錯誤；
C、由圖知，水平使用滑輪組，拉力做的有用功：W有＝fAs物，
拉力端移動距離：s＝ns物，
拉力做的總功：W總＝Fs＝F×ns物＝nFs物，
滑輪組的機械效率：
η100%＝70%，故C正確；
D、若拉力F增大到20N時，A在運動過程中，A對B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運動狀態不會改變，即物體B仍然靜止，不會向左運動，故D錯誤。
故選：C。
例3、B
【解析】
AC．測力計對B的拉力與A對B的摩擦力是一對平衡力，這兩個力大小相等，彈簧測力計示數為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作用在動滑輪上，對滑輪的拉力為10N，則拉動A的力為5N，所以地面對A的摩擦力為
f=5N-3N=2N
故AC錯誤；
B．繩子拉物體A的功率為
故B正確；
D．在運動過程中若將拉力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，測力計的示數不變，仍為3N，故D錯誤。
例4、解：因為定滑輪是等臂杠桿，不省力，所以小金的拉力為F1＝G＝20N；
天花板上的A點受到的向下拉力大小也等于F1+GA+G滑輪＝20N+20N+2N＝42N；
地面B點受到向上的拉力為2F1＝2×20N＝40N。
故答案為：20；42；40。
1.解：A、由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，動滑輪能夠省力，但不能改變力的方向；定滑輪不能省力，可以改變力的方向，故A錯誤；
B、由圖可知n＝2，繩子自由端移動的速度v＝nv物，故B錯誤；
C、繩子最后繞過的是定滑輪，由定滑輪的特點可知，定滑輪只改變力的方向，不改變力的大小，因此兩次拉力大小相等，繩子自由端移動的距離相等，由W＝Fs可知，兩次拉力做的功相等，故C正確；
D、對于同一滑輪組來講，繩重、動滑輪重不變，摩擦幾乎不變，將物體提升相同高度時，額外功幾乎不變，提起的物體越重，做的有用功越多，有用功在總功中所占的比例越大，則滑輪組的機械效率越高，故D錯誤。
故選：C。
2.D
【解析】A、由圖知，水平使用滑輪組，n=2，拉力端移動速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正確；
B、不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦，彈簧測力計的示數F=3F2=3×3N=9N，故B正確；
C、對于物體A，受到的力：
B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、
向右的拉力F1=4N、
因為A靜止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物體A與地面之間有摩擦力，故C正確；
D、如果增大F2，B將做加速運動，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，還是處于靜止狀態，故D錯
3.D
【解析】A.根據公式得到：，解得：G動=150N，故A錯誤；
BC.拉力移動的距離s=nh=1m×3=3m，拉力的速度，拉力的功率P=Fv=250N×0.75m/s=187.5W，故B、C錯誤；
D.滑輪組的機械效率，故D正確。
4.B
【解析】由圖知，此滑輪組由2段繩子承擔物重。不計動滑輪重，當ab平衡時，Gb=1/2Ga。
若ab處各加一個質量相等的砝碼，設其重力為G，則：
定滑輪右端的拉力為：Fb=Gb+G；
顯然：Fb＞Fa．所以a上升。
5.A
【解析】物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運動時：
拉動A向左運動時，A受力如圖：
則有：
又因為，則：
因此拉力F做功為：
由得，所用時間為：
故BCD項錯誤，A項正確；
6.（1）物體上升的速度0.2m/s。
（2）圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是功，功的大小為150J。
（3）滑輪組提升該重物時的機械效率為70%。
【解析】（1）滑輪組由三段繩子承擔總重，s=3h，，
物體上升的速度
（2）縱坐標表示力的大小為50N，大小不變，橫坐標表示距離，大小為3m，
所以陰影部分表示力所做的功W=Fs=50N×3m=150J；
（3）滑輪組的機械效率
1.解：（1）每個滑輪的質量均相等且繩重和摩擦不計，由圖可知，甲圖n＝2，而乙圖n＝3，所以F甲，F乙F甲，故A錯誤。
（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘重物被舉高的高度，W有甲＝200N×h，W有乙＝100N×h＜W有甲，故B錯誤。
（3）繩重和摩擦不計，所以克服動滑輪所做的功就是額外功，W額＝G動h，也就是動滑輪的重力乘其上升的高度，由于每個滑輪的質量均相等且被提升相同高度，所以兩裝置中，額外功相同，故C錯誤。
（4）η，W額相同，甲裝置所做的有用功較大，所以甲機械效率較大，故D正確。
故選：D。
2.C
【解析】
A．根據圖可知，承擔拉力的繩子段數n=3；根據圖乙可知，10s內物體移動了1m，則繩子自由端移動了
s=ns物=3×1m=3m
故A錯誤。
BC．根據公式
得到
解得
F=5N
以定滑輪為受力對象可知，墻壁對它的拉力等于4根繩子產生的拉力之和，即
F墻壁=4F=5N×4=20N
墻壁受到滑輪組的拉力與墻壁對滑輪組的拉力為相互作用力，因此左側墻壁受到滑輪組的拉力為20N，故B錯誤，C正確。
D．10s內拉力做的總功
W總=Fs=5N×3m=15J
則拉力的功率
故D錯誤。
3.C
【解析】
AB．該滑輪為動滑輪，且；由于物體做勻速運動，摩擦力等于牽引力
故A、B項均錯誤。
CD．1s內物體移動的距離
力F移動的距離
拉力F做功
拉力F做功的功率為
故C項正確，D項錯誤。
4.解：A、由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，動滑輪能夠省力，但不能改變力的方向；定滑輪不能省力，可以改變力的方向，故A錯誤；
B、不計摩擦，拉力的大小為：F（G+G動），是配重G和動滑輪總重的二分之一，故B錯誤；
C、該滑輪組中n＝2，由s＝2h可知，拉力移動距離等于配重上升高度的二倍，故C正確；
D、直接提升配重做的功是有用功，用該裝置將配重提升相同高度還要對動滑輪做功，即用該裝置所做的功（總功）大于有用功，故D錯誤。
故選：C。
5.A
【解析】A.拉力做的總功為W總=Fs=l0N×1m=10J，W有用=10J×80％=8J，故A正確；
B.拉力F的功率為P=FV=l0N×=4W×0.2m/s=8W，故B錯誤；
C.A的重力為4N,由公式,解得G=4N，故C錯誤；
D.W額外=W總-W總=10J-8J=2J ，G動×1米=2J ，解得G動=2N，滑輪重力為2N ，故D錯誤。
6.C
【解析】A、B項，該滑輪為動滑輪，且；由于物體做勻速運動，摩擦力等于牽引力，，故A、B項均錯誤；
C、D項，1s內物體移動的距離：，力移動的距離：，拉力做功：，拉力做功的功率為：，故C項正確，D項錯誤。綜上所述，本題正確答案為C。
7．B
【解析】
物體A在兩種情況下的摩擦力f相等，上圖滑輪是動滑輪，下圖滑輪的軸固定不動，可以看做是特殊使用的定滑輪。則
故F2 =4F1，即；
由W＝Fs知道，拉力所做的功分別是
即，故B正確。
8． 0.5 1∶1∶5
【解析】
（1）如圖所示：
以滑輪1和2為研究對象，可以得到
GB=GA
以滑輪3和4為研究對象，可以得到
GC=4GB=4×GA=2GA
GA=0.5GC
（2）每一個滑輪的重力等于GA，以滑輪1和2為研究對象，可以得到
GB=(GA+GA)=GA
以滑輪3和4為研究對象，可以得到
GC+GA=2(2GB+GA)=6GA
GC=5GA
GA∶GB∶GC=1∶1∶5
浙教版科學九年級“期末沖刺”專題復習講義（十四）
滑輪組的受力分析

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