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10. 如图12-3-33所示,工人用滑轮组提升质量为24 kg的物体,使物体在5 s内匀速上升1 m。不计动滑轮重、绳重,忽略绳子与机械间的摩擦,求:($g$取10 N/kg)
(1)物体受到的重力。
(2)绳子自由端运动的速度。
(3)工人所用的拉力。
(1)物体受到的重力。
(2)绳子自由端运动的速度。
(3)工人所用的拉力。
答案
（1）解：$G=mg=24\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=240\ \mathrm{N}$
（2）解：由题图可知，n=2，绳子自由端移动的距离$s=2h=2 × 1\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{m}$，
绳子自由端运动的速度$v=\frac{s}{t}=\frac{2\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.4\ \mathrm{m/s}$
（3）解：由题图可知，n=2，不计动滑轮重、绳重，忽略绳子与机械间的摩擦，工人所用的拉力$F=\frac{1}{2}G=\frac{1}{2} × 240\ \mathrm{N}=120\ \mathrm{N}$
（2）解：由题图可知，n=2，绳子自由端移动的距离$s=2h=2 × 1\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{m}$，
绳子自由端运动的速度$v=\frac{s}{t}=\frac{2\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.4\ \mathrm{m/s}$
（3）解：由题图可知，n=2，不计动滑轮重、绳重，忽略绳子与机械间的摩擦，工人所用的拉力$F=\frac{1}{2}G=\frac{1}{2} × 240\ \mathrm{N}=120\ \mathrm{N}$
解析
【分析】
1. 求物体重力时，可直接利用重力计算公式$G=mg$，代入已知的物体质量和$g$的取值即可计算。
2. 求绳子自由端运动的速度，先通过滑轮组确定承担物重的绳子段数$n=2$，根据$s=nh$算出绳子自由端移动的距离，再结合速度公式$v=\frac{s}{t}$代入数据计算速度。
3. 求工人所用拉力，由于不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据滑轮组的省力特点$F=\frac{1}{n}G$，代入$G$和$n$的值就能求出拉力。
【解析】
(1) 计算物体受到的重力：
根据重力公式 $ G = mg $，将 $ m=24\ \mathrm{kg} $，$ g=10\ \mathrm{N/kg} $ 代入得：
$ G = 24\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 240\ \mathrm{N} $
(2) 计算绳子自由端运动的速度：
由图可知，承担物重的绳子段数 $ n=2 $，
绳子自由端移动的距离 $ s = nh = 2×1\ \mathrm{m} = 2\ \mathrm{m} $，
根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，将 $ s=2\ \mathrm{m} $，$ t=5\ \mathrm{s} $ 代入得：
$ v = \frac{2\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}} = 0.4\ \mathrm{m/s} $
(3) 计算工人所用的拉力：
因为不计动滑轮重、绳重，忽略绳子与机械间的摩擦，根据滑轮组省力特点 $ F = \frac{1}{n}G $，
将 $ n=2 $，$ G=240\ \mathrm{N} $ 代入得：
$ F = \frac{1}{2}×240\ \mathrm{N} = 120\ \mathrm{N} $
【答案】
(1) 物体受到的重力为240 N；
(2) 绳子自由端运动的速度为0.4 m/s；
(3) 工人所用的拉力为120 N。
【知识点】
重力的计算；滑轮组的特点；速度的计算
【点评】
本题考查滑轮组的综合计算，涉及重力、速度、拉力的计算，需要掌握相关公式和滑轮组的省力特点，准确确定承担物重的绳子段数是解题关键。
【难度系数】
0.7
1. 求物体重力时，可直接利用重力计算公式$G=mg$，代入已知的物体质量和$g$的取值即可计算。
2. 求绳子自由端运动的速度，先通过滑轮组确定承担物重的绳子段数$n=2$，根据$s=nh$算出绳子自由端移动的距离，再结合速度公式$v=\frac{s}{t}$代入数据计算速度。
3. 求工人所用拉力，由于不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据滑轮组的省力特点$F=\frac{1}{n}G$，代入$G$和$n$的值就能求出拉力。
【解析】
(1) 计算物体受到的重力：
根据重力公式 $ G = mg $，将 $ m=24\ \mathrm{kg} $，$ g=10\ \mathrm{N/kg} $ 代入得：
$ G = 24\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 240\ \mathrm{N} $
(2) 计算绳子自由端运动的速度：
由图可知，承担物重的绳子段数 $ n=2 $，
绳子自由端移动的距离 $ s = nh = 2×1\ \mathrm{m} = 2\ \mathrm{m} $，
根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，将 $ s=2\ \mathrm{m} $，$ t=5\ \mathrm{s} $ 代入得：
$ v = \frac{2\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}} = 0.4\ \mathrm{m/s} $
(3) 计算工人所用的拉力：
因为不计动滑轮重、绳重，忽略绳子与机械间的摩擦，根据滑轮组省力特点 $ F = \frac{1}{n}G $，
将 $ n=2 $，$ G=240\ \mathrm{N} $ 代入得：
$ F = \frac{1}{2}×240\ \mathrm{N} = 120\ \mathrm{N} $
【答案】
(1) 物体受到的重力为240 N；
(2) 绳子自由端运动的速度为0.4 m/s；
(3) 工人所用的拉力为120 N。
【知识点】
重力的计算；滑轮组的特点；速度的计算
【点评】
本题考查滑轮组的综合计算，涉及重力、速度、拉力的计算，需要掌握相关公式和滑轮组的省力特点，准确确定承担物重的绳子段数是解题关键。
【难度系数】
0.7
1.【多选题】如图12-3-34所示,将重力为6 N的物体匀速拉高20 cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,以下说法正确的是()
A.绳子自由端被拉下1.2 m
B.绳子对地面的拉力为1 N
C.对物体所做的功为1.2 J
D.横梁受到的拉力为9 N
A.绳子自由端被拉下1.2 m
B.绳子对地面的拉力为1 N
C.对物体所做的功为1.2 J
D.横梁受到的拉力为9 N
答案
CD
解析
【分析】
本题需结合滑轮组的受力规律和功的计算来逐一分析各选项：
1. 计算对物体的做功：根据功的公式$W=Gh$，代入已知的物体重力和上升高度，可直接求出对物体做的功，以此判断选项C。
2. 分析绳子自由端移动距离：明确滑轮组中承担物体的绳子段数$n$，利用$s=nh$计算自由端移动距离，判断选项A。
3. 分析绳子对地面的拉力：不计滑轮自重、绳重和摩擦，绳子拉力$F=\frac{G}{n}$，结合$n$的值判断选项B。
4. 分析横梁受到的拉力：确定横梁上滑轮受到的绳子拉力段数，将各段拉力求和，判断选项D。
【解析】
已知$G=6N$，$h=20cm=0.2m$，不计滑轮自重、绳重和摩擦。
选项A：由图可知，承担物体的绳子段数$n=2$，绳子自由端移动距离$s=nh=2×0.2m=0.4m≠1.2m$，故A错误。
选项B：绳子拉力$F=\frac{G}{n}=\frac{6N}{2}=3N$，绳子对地面的拉力等于绳子自由端的拉力，为$3N≠1N$，故B错误。
选项C：对物体做的功$W=Gh=6N×0.2m=1.2J$，故C正确。
选项D：横梁上的滑轮受到3段绳子的拉力，每段拉力为3N，因此横梁受到的拉力为$3×3N=9N$，故D正确。
【答案】
CD
【知识点】
滑轮组的特点、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组的受力分析和功的计算，关键是准确判断承担物体的绳子段数以及横梁上滑轮的受力情况，需注意单位换算（厘米换算为米），避免因单位错误导致计算失误。
【难度系数】
0.6
本题需结合滑轮组的受力规律和功的计算来逐一分析各选项：
1. 计算对物体的做功：根据功的公式$W=Gh$，代入已知的物体重力和上升高度，可直接求出对物体做的功，以此判断选项C。
2. 分析绳子自由端移动距离：明确滑轮组中承担物体的绳子段数$n$，利用$s=nh$计算自由端移动距离，判断选项A。
3. 分析绳子对地面的拉力：不计滑轮自重、绳重和摩擦，绳子拉力$F=\frac{G}{n}$，结合$n$的值判断选项B。
4. 分析横梁受到的拉力：确定横梁上滑轮受到的绳子拉力段数，将各段拉力求和，判断选项D。
【解析】
已知$G=6N$，$h=20cm=0.2m$，不计滑轮自重、绳重和摩擦。
选项A：由图可知，承担物体的绳子段数$n=2$，绳子自由端移动距离$s=nh=2×0.2m=0.4m≠1.2m$，故A错误。
选项B：绳子拉力$F=\frac{G}{n}=\frac{6N}{2}=3N$，绳子对地面的拉力等于绳子自由端的拉力，为$3N≠1N$，故B错误。
选项C：对物体做的功$W=Gh=6N×0.2m=1.2J$，故C正确。
选项D：横梁上的滑轮受到3段绳子的拉力，每段拉力为3N，因此横梁受到的拉力为$3×3N=9N$，故D正确。
【答案】
CD
【知识点】
滑轮组的特点、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组的受力分析和功的计算，关键是准确判断承担物体的绳子段数以及横梁上滑轮的受力情况，需注意单位换算（厘米换算为米），避免因单位错误导致计算失误。
【难度系数】
0.6
2.【生活实践】如图12-3-35所示是小吉家阳台上的手摇晾衣架,若衣服和晾衣架的总重为100 N,不计滑轮重、绳重及摩擦,下列说法正确的是()
A.装置中的A和B都是动滑轮
B.衣服上升0.2 m,人通过摇柄将绳拉过0.8 m
C.利用该装置不能省力,但能改变力的方向
D.衣服匀速上升时,人通过摇柄作用在绳上的拉力F为20 N
A.装置中的A和B都是动滑轮
B.衣服上升0.2 m,人通过摇柄将绳拉过0.8 m
C.利用该装置不能省力,但能改变力的方向
D.衣服匀速上升时,人通过摇柄作用在绳上的拉力F为20 N
答案
B
解析
【分析】
解题时需先明确定滑轮、动滑轮的判断标准（轴固定不动的是定滑轮，轴随物体一同运动的是动滑轮），再确定滑轮组承担物重的绳子段数，结合滑轮组的核心特点（绳子自由端移动距离s=nh，不计滑轮重、绳重及摩擦时拉力F=G总/n）逐一分析选项：
1. 分析选项A：判断滑轮类型，A滑轮轴固定不动，是定滑轮；B滑轮轴随晾衣架运动，是动滑轮，因此A错误。
2. 分析选项B：确定承担物重的绳子段数n=4，根据s=nh，代入衣服上升高度h=0.2m，计算得绳端移动距离s=4×0.2m=0.8m，因此B正确。
3. 分析选项C：该装置包含动滑轮，动滑轮可省力，所以装置能省力，C错误。
4. 分析选项D：不计额外因素，根据F=G总/n，代入G总=100N、n=4，得F=25N≠20N，因此D错误。
【解析】
选项A：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动。由图可知，滑轮A的轴固定，属于定滑轮；滑轮B的轴随晾衣架一起运动，属于动滑轮，故A错误。
选项B：由装置结构可知，承担衣服和晾衣架总重的绳子段数n=4，根据滑轮组的距离关系s=nh，当衣服上升0.2m时，人拉过绳子的长度s=4×0.2m=0.8m，故B正确。
选项C：该装置中包含动滑轮，动滑轮能够省力，因此该装置可以省力，同时通过定滑轮改变了力的方向，故C错误。
选项D：不计滑轮重、绳重及摩擦，根据滑轮组拉力公式$ F=\frac{G_{总}}{n} $，代入$ G_{总}=100N $、n=4，可得$ F=\frac{100N}{4}=25N $，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮与动滑轮的判断；滑轮组的特点
【点评】
本题结合生活中的手摇晾衣架考查滑轮组的应用，核心是掌握滑轮类型的判断方法及滑轮组的力与距离计算规律，需结合装置结构准确确定绳子段数，是对滑轮组基础知识点的典型考查。
【难度系数】
0.6
解题时需先明确定滑轮、动滑轮的判断标准（轴固定不动的是定滑轮，轴随物体一同运动的是动滑轮），再确定滑轮组承担物重的绳子段数，结合滑轮组的核心特点（绳子自由端移动距离s=nh，不计滑轮重、绳重及摩擦时拉力F=G总/n）逐一分析选项：
1. 分析选项A：判断滑轮类型，A滑轮轴固定不动，是定滑轮；B滑轮轴随晾衣架运动，是动滑轮，因此A错误。
2. 分析选项B：确定承担物重的绳子段数n=4，根据s=nh，代入衣服上升高度h=0.2m，计算得绳端移动距离s=4×0.2m=0.8m，因此B正确。
3. 分析选项C：该装置包含动滑轮，动滑轮可省力，所以装置能省力，C错误。
4. 分析选项D：不计额外因素，根据F=G总/n，代入G总=100N、n=4，得F=25N≠20N，因此D错误。
【解析】
选项A：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动。由图可知，滑轮A的轴固定，属于定滑轮；滑轮B的轴随晾衣架一起运动，属于动滑轮，故A错误。
选项B：由装置结构可知，承担衣服和晾衣架总重的绳子段数n=4，根据滑轮组的距离关系s=nh，当衣服上升0.2m时，人拉过绳子的长度s=4×0.2m=0.8m，故B正确。
选项C：该装置中包含动滑轮，动滑轮能够省力，因此该装置可以省力，同时通过定滑轮改变了力的方向，故C错误。
选项D：不计滑轮重、绳重及摩擦，根据滑轮组拉力公式$ F=\frac{G_{总}}{n} $，代入$ G_{总}=100N $、n=4，可得$ F=\frac{100N}{4}=25N $，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮与动滑轮的判断；滑轮组的特点
【点评】
本题结合生活中的手摇晾衣架考查滑轮组的应用，核心是掌握滑轮类型的判断方法及滑轮组的力与距离计算规律，需结合装置结构准确确定绳子段数，是对滑轮组基础知识点的典型考查。
【难度系数】
0.6
3.【传统文化】如图12-3-36所示是我国传统的农具风谷车,转动摇柄,联动风箱内的风叶向车斗送风,入料仓漏出的稻谷经过车斗而被筛选:饱粒将落入(选填“A”或“B”)出料口,瘪粒落入另一个出料口,草屑被吹出出风口;风谷车的摇柄属于(选填“滑轮”“斜面”或“轮轴”)。
答案
A
轮轴
轮轴
解析
【分析】
要解决这道题，可分两部分思考：
1. 稻谷筛选部分：饱粒与瘪粒、草屑的质量存在差异，饱粒质量大，重力大（或惯性大），在相同风力作用下，运动状态难以被改变，会沿竖直方向下落，因此落入位置较低的A出料口；瘪粒质量小，容易被风吹向B出料口，草屑质量最小会被吹出出风口。
2. 简单机械判断部分：回忆常见简单机械的定义，滑轮是周边有槽、能绕轴转动的小轮；斜面是倾斜的平面；轮轴是由轮和轴组成、能绕共同轴线旋转的简单机械。风谷车的摇柄由手柄（轮）和转轴（轴）组成，可绕同一轴线转动，符合轮轴的特征。
【解析】
饱粒质量较大，在相同风力作用下运动状态不易改变，会竖直下落至A出料口；瘪粒质量小，易被风吹向B出料口。风谷车的摇柄由轮和轴组成，能绕共同轴线转动，属于轮轴。
【答案】
A；轮轴
【知识点】
惯性的应用、轮轴
【点评】
本题结合我国传统农具风谷车，将传统文化与物理知识结合，考查力学和简单机械知识在生活实际中的应用，要求学生能将所学知识迁移到生活场景中，注重知识的实际应用能力。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，可分两部分思考：
1. 稻谷筛选部分：饱粒与瘪粒、草屑的质量存在差异，饱粒质量大，重力大（或惯性大），在相同风力作用下，运动状态难以被改变，会沿竖直方向下落，因此落入位置较低的A出料口；瘪粒质量小，容易被风吹向B出料口，草屑质量最小会被吹出出风口。
2. 简单机械判断部分：回忆常见简单机械的定义，滑轮是周边有槽、能绕轴转动的小轮；斜面是倾斜的平面；轮轴是由轮和轴组成、能绕共同轴线旋转的简单机械。风谷车的摇柄由手柄（轮）和转轴（轴）组成，可绕同一轴线转动，符合轮轴的特征。
【解析】
饱粒质量较大，在相同风力作用下运动状态不易改变，会竖直下落至A出料口；瘪粒质量小，易被风吹向B出料口。风谷车的摇柄由轮和轴组成，能绕共同轴线转动，属于轮轴。
【答案】
A；轮轴
【知识点】
惯性的应用、轮轴
【点评】
本题结合我国传统农具风谷车，将传统文化与物理知识结合，考查力学和简单机械知识在生活实际中的应用，要求学生能将所学知识迁移到生活场景中，注重知识的实际应用能力。
【难度系数】
0.8
4.【生活实践】高速铁路的输电线无论冬夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图12-3-37为输电线的牵引装置,钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣静止不动,每个坠砣质量为25 kg,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,输电线A端受到的拉力大小为 N。若某段时间内坠砣串下降了30 cm,则输电线A端向左移动了 cm。($g$取10 N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
答案
$1 × 10^4$
15
15
解析
【分析】
要解决这道题，可分两步分析：
1. 计算输电线A端的拉力：先求出20个坠砣的总重力，再观察滑轮组结构，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，该滑轮组中A端拉力是坠砣总重力的2倍（2段绳子拉着坠砣平衡A端拉力）；
2. 计算A端移动距离：根据滑轮组运动特点，坠砣下降距离是A端移动距离的2倍，因此A端移动距离为坠砣下降距离的一半。
【解析】
1. 计算坠砣的总重力：
每个坠砣质量$ m=25\ \mathrm{kg} $，20个坠砣的总质量$ m_{\mathrm{总}}=20×25\ \mathrm{kg}=500\ \mathrm{kg} $，
总重力$ G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{总}}g=500\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=5000\ \mathrm{N} $。
2. 计算输电线A端受到的拉力：
不计滑轮和钢绳自重及摩擦，由滑轮组结构可知，2段绳子承担A端拉力，即$ G_{\mathrm{总}}=\frac{1}{2}F_A $，
所以$ F_A=2G_{\mathrm{总}}=2×5000\ \mathrm{N}=1×10^4\ \mathrm{N} $。
3. 计算输电线A端移动的距离：
坠砣下降距离是A端移动距离的2倍，已知坠砣串下降$ s=30\ \mathrm{cm} $，
则A端向左移动的距离$ s_A=\frac{1}{2}s=\frac{1}{2}×30\ \mathrm{cm}=15\ \mathrm{cm} $。
【答案】
$ 1×10^4 $；15
【知识点】
滑轮组的特点、重力的计算
【点评】
本题结合高速铁路输电线的实际场景，考查滑轮组的受力分析与距离计算，解题关键是准确判断滑轮组的绳子段数，明确动滑轮的省距离特点，体现了物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，可分两步分析：
1. 计算输电线A端的拉力：先求出20个坠砣的总重力，再观察滑轮组结构，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，该滑轮组中A端拉力是坠砣总重力的2倍（2段绳子拉着坠砣平衡A端拉力）；
2. 计算A端移动距离：根据滑轮组运动特点，坠砣下降距离是A端移动距离的2倍，因此A端移动距离为坠砣下降距离的一半。
【解析】
1. 计算坠砣的总重力：
每个坠砣质量$ m=25\ \mathrm{kg} $，20个坠砣的总质量$ m_{\mathrm{总}}=20×25\ \mathrm{kg}=500\ \mathrm{kg} $，
总重力$ G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{总}}g=500\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=5000\ \mathrm{N} $。
2. 计算输电线A端受到的拉力：
不计滑轮和钢绳自重及摩擦，由滑轮组结构可知，2段绳子承担A端拉力，即$ G_{\mathrm{总}}=\frac{1}{2}F_A $，
所以$ F_A=2G_{\mathrm{总}}=2×5000\ \mathrm{N}=1×10^4\ \mathrm{N} $。
3. 计算输电线A端移动的距离：
坠砣下降距离是A端移动距离的2倍，已知坠砣串下降$ s=30\ \mathrm{cm} $，
则A端向左移动的距离$ s_A=\frac{1}{2}s=\frac{1}{2}×30\ \mathrm{cm}=15\ \mathrm{cm} $。
【答案】
$ 1×10^4 $；15
【知识点】
滑轮组的特点、重力的计算
【点评】
本题结合高速铁路输电线的实际场景，考查滑轮组的受力分析与距离计算，解题关键是准确判断滑轮组的绳子段数，明确动滑轮的省距离特点，体现了物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6
