1. (2024·四川内江中考)如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在物体上,另一端拴在弹簧测力计上,沿四个不同方向匀速拉起物体,弹簧测力计的示数分别为$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$,则它们的大小关系为()
A.$F_1>F_2$
B.$F_3>F_4$
C.$F_1<F_4$
D.$F_1=F_2=F_3=F_4$
A.$F_1>F_2$
B.$F_3>F_4$
C.$F_1<F_4$
D.$F_1=F_2=F_3=F_4$
答案
D
解析
【分析】
首先观察装置,确定是定滑轮。我们需要回忆定滑轮的工作原理:定滑轮的实质是等臂杠杆,支点在定滑轮的圆心处。根据杠杆平衡条件,动力×动力臂=阻力×阻力臂,这里阻力是物体的重力,阻力臂是定滑轮的半径;无论拉力方向如何变化,拉力的力臂都是从圆心到拉力作用线的垂直距离,也就是定滑轮的半径(动力臂等于阻力臂)。因此,不管沿哪个方向拉,拉力大小都等于物体的重力,四个拉力的大小应该相等,据此分析选项即可。
【解析】
由图可知,该滑轮为定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,其支点在滑轮的圆心位置。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$:
阻力为物体的重力$G$,阻力臂$L_阻$等于定滑轮的半径$r$;
无论拉力方向是$F_1$、$F_2$、$F_3$还是$F_4$,拉力的力臂$L_动$都是从圆心到拉力作用线的垂直距离,大小等于定滑轮的半径$r$,即$L_动=L_阻=r$。
因此可得:$F_1=F_2=F_3=F_4=G$,四个拉力大小相等。
对选项逐一分析:
A选项:$F_1>F_2$,错误;
B选项:$F_3>F_4$,错误;
C选项:$F_1<F_4$,错误;
D选项:$F_1=F_2=F_3=F_4$,正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点;等臂杠杆的应用
【点评】
本题考查定滑轮的核心特点,定滑轮不省力也不费力,只能改变力的方向,无论拉力的方向如何改变,拉力大小始终等于被提升物体的重力。解题的关键是理解定滑轮作为等臂杠杆,动力臂始终等于阻力臂,因此拉力大小不变。
【难度系数】
0.8
首先观察装置,确定是定滑轮。我们需要回忆定滑轮的工作原理:定滑轮的实质是等臂杠杆,支点在定滑轮的圆心处。根据杠杆平衡条件,动力×动力臂=阻力×阻力臂,这里阻力是物体的重力,阻力臂是定滑轮的半径;无论拉力方向如何变化,拉力的力臂都是从圆心到拉力作用线的垂直距离,也就是定滑轮的半径(动力臂等于阻力臂)。因此,不管沿哪个方向拉,拉力大小都等于物体的重力,四个拉力的大小应该相等,据此分析选项即可。
【解析】
由图可知,该滑轮为定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,其支点在滑轮的圆心位置。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$:
阻力为物体的重力$G$,阻力臂$L_阻$等于定滑轮的半径$r$;
无论拉力方向是$F_1$、$F_2$、$F_3$还是$F_4$,拉力的力臂$L_动$都是从圆心到拉力作用线的垂直距离,大小等于定滑轮的半径$r$,即$L_动=L_阻=r$。
因此可得:$F_1=F_2=F_3=F_4=G$,四个拉力大小相等。
对选项逐一分析:
A选项:$F_1>F_2$,错误;
B选项:$F_3>F_4$,错误;
C选项:$F_1<F_4$,错误;
D选项:$F_1=F_2=F_3=F_4$,正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点;等臂杠杆的应用
【点评】
本题考查定滑轮的核心特点,定滑轮不省力也不费力,只能改变力的方向,无论拉力的方向如何改变,拉力大小始终等于被提升物体的重力。解题的关键是理解定滑轮作为等臂杠杆,动力臂始终等于阻力臂,因此拉力大小不变。
【难度系数】
0.8
2. 如图所示,用轻质滑轮匀速提升同一重物,所用拉力F最小的是()
A.
B.
C.
D.
A.
B.
C.
D.
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题,需先明确定滑轮和动滑轮的工作特点:定滑轮仅改变力的方向,不省力;动滑轮正常使用(拉力作用在绳端)时省一半力,若拉力作用在动滑轮轴上则费力。接下来逐个分析各选项的拉力大小:
1. A、B选项:均为定滑轮,拉力大小等于物重$ G $;
2. C选项:拉力作用在动滑轮轴上,此时拉力为物重的2倍,即$ F=2G $;
3. D选项:动滑轮正常使用,拉力作用在绳端,拉力为物重的一半,即$ F=\frac{1}{2}G $。
通过比较拉力大小,即可得出最小拉力的选项。
【解析】
对各选项逐一分析:
A、B选项:属于定滑轮,定滑轮不省力,只能改变力的方向,因此拉力 $ F = G $;
C选项:动滑轮的拉力作用在轴上,此时拉力是物重的2倍,即 $ F = 2G $;
D选项:动滑轮正常使用,拉力作用在绳子自由端,动滑轮省一半力,因此拉力 $ F = \frac{1}{2}G $。
比较可知:$ \frac{1}{2}G < G < 2G $,故D选项的拉力最小。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点
【点评】
本题核心是区分定滑轮、动滑轮的省力规律,尤其要注意动滑轮的不同使用方式(拉力作用在绳端或轴上)的受力差异,避免混淆动滑轮的省力特性。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,需先明确定滑轮和动滑轮的工作特点:定滑轮仅改变力的方向,不省力;动滑轮正常使用(拉力作用在绳端)时省一半力,若拉力作用在动滑轮轴上则费力。接下来逐个分析各选项的拉力大小:
1. A、B选项:均为定滑轮,拉力大小等于物重$ G $;
2. C选项:拉力作用在动滑轮轴上,此时拉力为物重的2倍,即$ F=2G $;
3. D选项:动滑轮正常使用,拉力作用在绳端,拉力为物重的一半,即$ F=\frac{1}{2}G $。
通过比较拉力大小,即可得出最小拉力的选项。
【解析】
对各选项逐一分析:
A、B选项:属于定滑轮,定滑轮不省力,只能改变力的方向,因此拉力 $ F = G $;
C选项:动滑轮的拉力作用在轴上,此时拉力是物重的2倍,即 $ F = 2G $;
D选项:动滑轮正常使用,拉力作用在绳子自由端,动滑轮省一半力,因此拉力 $ F = \frac{1}{2}G $。
比较可知:$ \frac{1}{2}G < G < 2G $,故D选项的拉力最小。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点
【点评】
本题核心是区分定滑轮、动滑轮的省力规律,尤其要注意动滑轮的不同使用方式(拉力作用在绳端或轴上)的受力差异,避免混淆动滑轮的省力特性。
【难度系数】
0.7
3. 如图所示,小明安装了甲、乙两种滑轮用来提升同一物体,$G_{物}=200\ \mathrm{N}$(不计绳重、滑轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法正确的是()
A.$F_甲=200\ \mathrm{N}$,并向上移动4 m
B.$F_甲=100\ \mathrm{N}$,并向上移动2 m
C.$F_乙=200\ \mathrm{N}$,并向上移动1 m
D.$F_乙=400\ \mathrm{N}$,并向上移动1 m
A.$F_甲=200\ \mathrm{N}$,并向上移动4 m
B.$F_甲=100\ \mathrm{N}$,并向上移动2 m
C.$F_乙=200\ \mathrm{N}$,并向上移动1 m
D.$F_乙=400\ \mathrm{N}$,并向上移动1 m
答案
D
解析
【分析】
首先判断甲、乙滑轮的类型及使用方式:
1. 甲图是动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,属于动滑轮的费力使用方式;乙图的滑轮本质是动滑轮,拉力作用在轴上,绳子一端固定地面,另一端挂物体。
2. 不计绳重、滑轮重和摩擦,根据动滑轮的受力特点分析拉力大小,再结合滑轮移动距离与物体移动距离的关系计算移动距离,逐一判断选项:
甲图中,拉力作用在轴上,拉力为物重的2倍,移动距离为物体移动距离的一半,因此A、B选项错误;
乙图中,拉力作用在轴上,拉力为物重的2倍,移动距离为物体移动距离的一半,对应D选项正确。
【解析】
分析甲滑轮
不计绳重、滑轮重和摩擦,动滑轮的轴受到向上的拉力$ F_甲 $,向下的两个绳子拉力(每个拉力等于物重$ G_{物}=200\ \mathrm{N} $),根据二力平衡:
$ F_甲 = 2G_{物} = 2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N} $
物体上升$ h=2\ \mathrm{m} $,拉力移动的距离$ s_甲 = \frac{1}{2}h = \frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m} $,因此A、B选项错误。
分析乙滑轮
不计绳重、滑轮重和摩擦,滑轮的轴受到向上的拉力$ F_乙 $,向下的两个绳子拉力(每个拉力等于物重$ G_{物}=200\ \mathrm{N} $),根据二力平衡:
$ F_乙 = 2G_{物} = 2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N} $
物体上升$ h=2\ \mathrm{m} $,拉力移动的距离$ s_乙 = \frac{1}{2}h = \frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m} $,因此D选项正确,C选项错误。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特殊使用、滑轮受力分析
【点评】
本题考查动滑轮的特殊使用,需注意动滑轮的省力/费力情况取决于拉力作用点:拉力作用在绳子自由端时,动滑轮省一半力、费一倍距离;拉力作用在轴上时,动滑轮费一倍力、省一半距离,需明确两种使用方式的受力和运动关系,避免混淆。
【难度系数】
0.4
首先判断甲、乙滑轮的类型及使用方式:
1. 甲图是动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,属于动滑轮的费力使用方式;乙图的滑轮本质是动滑轮,拉力作用在轴上,绳子一端固定地面,另一端挂物体。
2. 不计绳重、滑轮重和摩擦,根据动滑轮的受力特点分析拉力大小,再结合滑轮移动距离与物体移动距离的关系计算移动距离,逐一判断选项:
甲图中,拉力作用在轴上,拉力为物重的2倍,移动距离为物体移动距离的一半,因此A、B选项错误;
乙图中,拉力作用在轴上,拉力为物重的2倍,移动距离为物体移动距离的一半,对应D选项正确。
【解析】
分析甲滑轮
不计绳重、滑轮重和摩擦,动滑轮的轴受到向上的拉力$ F_甲 $,向下的两个绳子拉力(每个拉力等于物重$ G_{物}=200\ \mathrm{N} $),根据二力平衡:
$ F_甲 = 2G_{物} = 2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N} $
物体上升$ h=2\ \mathrm{m} $,拉力移动的距离$ s_甲 = \frac{1}{2}h = \frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m} $,因此A、B选项错误。
分析乙滑轮
不计绳重、滑轮重和摩擦,滑轮的轴受到向上的拉力$ F_乙 $,向下的两个绳子拉力(每个拉力等于物重$ G_{物}=200\ \mathrm{N} $),根据二力平衡:
$ F_乙 = 2G_{物} = 2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N} $
物体上升$ h=2\ \mathrm{m} $,拉力移动的距离$ s_乙 = \frac{1}{2}h = \frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m} $,因此D选项正确,C选项错误。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特殊使用、滑轮受力分析
【点评】
本题考查动滑轮的特殊使用,需注意动滑轮的省力/费力情况取决于拉力作用点:拉力作用在绳子自由端时,动滑轮省一半力、费一倍距离;拉力作用在轴上时,动滑轮费一倍力、省一半距离,需明确两种使用方式的受力和运动关系,避免混淆。
【难度系数】
0.4
4. (2024·云南中考)如图所示,美丽乡村建设的工地上,工人使用一个(选填“定”或“动”)滑轮匀速提升所受重力为300 N的建筑材料(不计绳重和摩擦),则人的拉力为N。

答案
定
300
300
解析
【分析】
首先判断滑轮类型:定滑轮的轴固定不动,动滑轮的轴随物体一起运动。观察图中滑轮,其轴固定在天花板上,因此是定滑轮。然后根据定滑轮的工作特点,定滑轮不省力,只能改变力的方向,在不计绳重和摩擦的情况下,拉力大小等于物体的重力,由此可计算人的拉力大小。
【解析】
1. 滑轮类型判断:由图可知,该滑轮的轴位置固定不变,符合定滑轮的特征,因此是定滑轮。
2. 拉力计算:定滑轮的特点是不省力,不计绳重和摩擦时,拉力大小等于物体的重力,即$ F = G = 300\ \mathrm{N} $。
【答案】
定;300
【知识点】
定滑轮的特点
【点评】
本题考查定滑轮的识别及工作特点,属于基础题,关键是明确定滑轮轴固定不动、不省力的特点,结合题目条件即可求解。
【难度系数】
0.9
首先判断滑轮类型:定滑轮的轴固定不动,动滑轮的轴随物体一起运动。观察图中滑轮,其轴固定在天花板上,因此是定滑轮。然后根据定滑轮的工作特点,定滑轮不省力,只能改变力的方向,在不计绳重和摩擦的情况下,拉力大小等于物体的重力,由此可计算人的拉力大小。
【解析】
1. 滑轮类型判断:由图可知,该滑轮的轴位置固定不变,符合定滑轮的特征,因此是定滑轮。
2. 拉力计算:定滑轮的特点是不省力,不计绳重和摩擦时,拉力大小等于物体的重力,即$ F = G = 300\ \mathrm{N} $。
【答案】
定;300
【知识点】
定滑轮的特点
【点评】
本题考查定滑轮的识别及工作特点,属于基础题,关键是明确定滑轮轴固定不动、不省力的特点,结合题目条件即可求解。
【难度系数】
0.9
5. (2024·湖北中考)汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”的画面如图所示,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮(选填“能”或“不能”)起到省力的作用;此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为$F_1$、$F_2$,鼎受到的拉力之和为。鼎在水中上升的过程中,其底部所受水的压强(选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案
不能
$F_1+F_2$
减
小
$F_1+F_2$
减
小
解析
【分析】
首先判断滑轮类型:观察图中滑轮,其轴的位置固定不动,属于定滑轮,回忆定滑轮的特点,定滑轮实质是等臂杠杆,不能省力,只能改变力的方向;接着分析力的合成,两个拉力$F_1$、$F_2$方向相同,同一直线同方向的力的合力为两力大小之和;最后分析液体压强:鼎在水中上升时,底部所处水的深度减小,根据液体压强公式$p=\rho gh$,在水的密度和$g$不变时,深度减小,压强减小。
【解析】
1. 图中的滑轮轴的位置固定不动,是定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,因此不能起到省力的作用;
2. 拉力$F_1$、$F_2$均为竖直向上的力,根据同一直线、同方向力的合成规律,鼎受到的拉力之和为$F_1+F_2$;
3. 鼎在水中上升的过程中,其底部所处水的深度逐渐减小,由液体压强公式$p=\rho gh$可知,水的密度$\rho$和$g$不变,深度$h$减小,所以底部所受水的压强减小。
【答案】
不能;$F_1+F_2$;减小
【知识点】
定滑轮的特点;同方向力的合成;液体压强的影响因素
【点评】
本题结合历史场景考查物理基础知识,需要准确识别滑轮类型,熟练掌握定滑轮特点、力的合成规律以及液体压强与深度的关系,体现了物理知识在实际场景中的应用。
【难度系数】
0.7
首先判断滑轮类型:观察图中滑轮,其轴的位置固定不动,属于定滑轮,回忆定滑轮的特点,定滑轮实质是等臂杠杆,不能省力,只能改变力的方向;接着分析力的合成,两个拉力$F_1$、$F_2$方向相同,同一直线同方向的力的合力为两力大小之和;最后分析液体压强:鼎在水中上升时,底部所处水的深度减小,根据液体压强公式$p=\rho gh$,在水的密度和$g$不变时,深度减小,压强减小。
【解析】
1. 图中的滑轮轴的位置固定不动,是定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,因此不能起到省力的作用;
2. 拉力$F_1$、$F_2$均为竖直向上的力,根据同一直线、同方向力的合成规律,鼎受到的拉力之和为$F_1+F_2$;
3. 鼎在水中上升的过程中,其底部所处水的深度逐渐减小,由液体压强公式$p=\rho gh$可知,水的密度$\rho$和$g$不变,深度$h$减小,所以底部所受水的压强减小。
【答案】
不能;$F_1+F_2$;减小
【知识点】
定滑轮的特点;同方向力的合成;液体压强的影响因素
【点评】
本题结合历史场景考查物理基础知识,需要准确识别滑轮类型,熟练掌握定滑轮特点、力的合成规律以及液体压强与深度的关系,体现了物理知识在实际场景中的应用。
【难度系数】
0.7
6. 小可用如图所示的动滑轮匀速提起200 N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳端的力为N;实际测量绳端的拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则滑轮所受重力为N。
答案
100
20
20
解析
【分析】
本题考查动滑轮的省力计算,解题思路如下:
1. 首先确定动滑轮承担物重的绳子段数$ n=2 $;
2. 理想情况(不计绳重、滑轮重及摩擦):动滑轮省一半力,拉力为物重的二分之一;
3. 实际情况(不计绳重及摩擦):拉力需考虑滑轮重力,利用公式$ F=\frac{G_{物}+G_{轮}}{n} $变形求解滑轮重力。
【解析】
1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时:
由图可知,动滑轮由2段绳子承担物重($ n=2 $),根据动滑轮省力特点,拉力$ F_1=\frac{G_{桶}}{2}=\frac{200\,\mathrm{N}}{2}=100\,\mathrm{N} $。
2. 实际测量拉力为110N,不计绳重及摩擦时:
根据公式$ F_2=\frac{G_{桶}+G_{轮}}{2} $,变形可得滑轮重力:
$ G_{轮}=2F_2 - G_{桶}=2×110\,\mathrm{N}-200\,\mathrm{N}=20\,\mathrm{N} $。
【答案】
100;20
【知识点】
动滑轮的省力特点;滑轮组拉力计算
【点评】
本题区分了动滑轮的理想工作状态和实际工作状态,需要熟练掌握两种情况下的拉力计算公式,明确承担物重的绳子段数是解题关键,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
本题考查动滑轮的省力计算,解题思路如下:
1. 首先确定动滑轮承担物重的绳子段数$ n=2 $;
2. 理想情况(不计绳重、滑轮重及摩擦):动滑轮省一半力,拉力为物重的二分之一;
3. 实际情况(不计绳重及摩擦):拉力需考虑滑轮重力,利用公式$ F=\frac{G_{物}+G_{轮}}{n} $变形求解滑轮重力。
【解析】
1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时:
由图可知,动滑轮由2段绳子承担物重($ n=2 $),根据动滑轮省力特点,拉力$ F_1=\frac{G_{桶}}{2}=\frac{200\,\mathrm{N}}{2}=100\,\mathrm{N} $。
2. 实际测量拉力为110N,不计绳重及摩擦时:
根据公式$ F_2=\frac{G_{桶}+G_{轮}}{2} $,变形可得滑轮重力:
$ G_{轮}=2F_2 - G_{桶}=2×110\,\mathrm{N}-200\,\mathrm{N}=20\,\mathrm{N} $。
【答案】
100;20
【知识点】
动滑轮的省力特点;滑轮组拉力计算
【点评】
本题区分了动滑轮的理想工作状态和实际工作状态,需要熟练掌握两种情况下的拉力计算公式,明确承担物重的绳子段数是解题关键,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
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