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5. (★★)同一物体沿相同水平地面匀速直线运动,如图12.3-5所示,拉力分别为$F_{甲}$、$F_{乙}$、$F_{丙}$,不计轻滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则 【 】
A.$F_{甲}＜F_{乙}＜F_{丙}$
B.$F_{甲}＞F_{乙}＞F_{丙}$
C.$F_{甲}＞F_{乙}=F_{丙}$
D.$F_{甲}=F_{乙}＞F_{丙}$
A.$F_{甲}＜F_{乙}＜F_{丙}$
B.$F_{甲}＞F_{乙}＞F_{丙}$
C.$F_{甲}＞F_{乙}=F_{丙}$
D.$F_{甲}=F_{乙}＞F_{丙}$
答案
B
解析
【分析】
首先，同一物体在相同水平地面匀速直线运动，滑动摩擦力$ f $大小不变（压力和接触面粗糙程度相同）。接下来分析各滑轮的省力情况：
1. 甲图是定滑轮，定滑轮不省力，拉力等于摩擦力；
2. 乙图是动滑轮，动滑轮可省一半力，拉力为摩擦力的二分之一；
3. 丙图是滑轮组，有3段绳子承担摩擦力，拉力为摩擦力的三分之一。
通过对比三者与摩擦力的关系，即可判断拉力大小。
【解析】
设物体受到的滑动摩擦力为$ f $，不计滑轮与绳的摩擦：
1. 甲图：定滑轮不省力，故$ F_{甲}=f $；
2. 乙图：动滑轮省一半力，故$ F_{乙}=\frac{1}{2}f $；
3. 丙图：滑轮组有3段绳子承担摩擦力，故$ F_{丙}=\frac{1}{3}f $。
因为$ f ＞ \frac{1}{2}f ＞ \frac{1}{3}f $，所以$ F_{甲}＞F_{乙}＞F_{丙} $。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组省力规律
【点评】
本题考查水平方向滑轮的省力分析，需明确水平滑轮中拉力克服的是滑动摩擦力，要准确判断不同滑轮的省力倍数，区分定滑轮、动滑轮与滑轮组的工作特点。
【难度系数】
0.6
首先，同一物体在相同水平地面匀速直线运动，滑动摩擦力$ f $大小不变（压力和接触面粗糙程度相同）。接下来分析各滑轮的省力情况：
1. 甲图是定滑轮，定滑轮不省力，拉力等于摩擦力；
2. 乙图是动滑轮，动滑轮可省一半力，拉力为摩擦力的二分之一；
3. 丙图是滑轮组，有3段绳子承担摩擦力，拉力为摩擦力的三分之一。
通过对比三者与摩擦力的关系，即可判断拉力大小。
【解析】
设物体受到的滑动摩擦力为$ f $，不计滑轮与绳的摩擦：
1. 甲图：定滑轮不省力，故$ F_{甲}=f $；
2. 乙图：动滑轮省一半力，故$ F_{乙}=\frac{1}{2}f $；
3. 丙图：滑轮组有3段绳子承担摩擦力，故$ F_{丙}=\frac{1}{3}f $。
因为$ f ＞ \frac{1}{2}f ＞ \frac{1}{3}f $，所以$ F_{甲}＞F_{乙}＞F_{丙} $。
【答案】
B
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、滑轮组省力规律
【点评】
本题考查水平方向滑轮的省力分析，需明确水平滑轮中拉力克服的是滑动摩擦力，要准确判断不同滑轮的省力倍数，区分定滑轮、动滑轮与滑轮组的工作特点。
【难度系数】
0.6
6. (★★)如图12.3-6所示,工人站在地面上用滑轮组将重物提起,画出滑轮组的绕绳方法。
答案
1. (★★)如图12.3-7所示,物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12 N,乙重8 N,不计绳重及摩擦,则绳上A点受到向右的拉力为_______N,甲对地面的压力为_______N。
答案
8
4
4
2. (★★)如图12.3-8所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在一个物体上,分别用力$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$拉物体匀速上升。忽略绳重和摩擦,下列关于力$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$的大小关系说法正确的是 【 】
A.$F_{1}$较大
B.$F_{2}$较大
C.$F_{3}$较大
D.三个力一样大
A.$F_{1}$较大
B.$F_{2}$较大
C.$F_{3}$较大
D.三个力一样大
答案
D
解析
【分析】
首先判断该滑轮为定滑轮，回忆定滑轮的实质是等臂杠杆。要比较三个力的大小，可结合杠杆平衡条件分析：物体匀速上升时处于平衡状态，阻力为物体重力，阻力臂是滑轮的半径。观察三个拉力的作用线，从支点（滑轮轴）到每个拉力作用线的垂直距离（动力臂）都等于滑轮的半径，根据杠杆平衡条件，动力大小等于阻力大小，因此三个拉力大小相等。
【解析】
定滑轮的实质是等臂杠杆，支点为滑轮的轴。忽略绳重和摩擦，物体匀速上升时处于平衡状态，阻力为物体的重力$ G $，阻力臂为滑轮的半径$ r $。
对于拉力$ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $，从支点到各拉力作用线的垂直距离（即动力臂）均为滑轮的半径$ r $。
根据杠杆平衡条件$ F_{\mathrm{动}}L_{\mathrm{动}} = F_{\mathrm{阻}}L_{\mathrm{阻}} $，代入可得：
$ F_1 × r = G × r $，$ F_2 × r = G × r $，$ F_3 × r = G × r $
因此$ F_1 = F_2 = F_3 = G $，即三个力大小相等。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点；等臂杠杆；杠杆平衡条件
【点评】
本题考查定滑轮的工作原理，核心是理解定滑轮为等臂杠杆，无论拉力方向如何改变，拉力的力臂始终等于滑轮的半径，因此拉力大小始终等于物体的重力，不随拉力方向变化而改变。
【难度系数】
0.7
首先判断该滑轮为定滑轮，回忆定滑轮的实质是等臂杠杆。要比较三个力的大小，可结合杠杆平衡条件分析：物体匀速上升时处于平衡状态，阻力为物体重力，阻力臂是滑轮的半径。观察三个拉力的作用线，从支点（滑轮轴）到每个拉力作用线的垂直距离（动力臂）都等于滑轮的半径，根据杠杆平衡条件，动力大小等于阻力大小，因此三个拉力大小相等。
【解析】
定滑轮的实质是等臂杠杆，支点为滑轮的轴。忽略绳重和摩擦，物体匀速上升时处于平衡状态，阻力为物体的重力$ G $，阻力臂为滑轮的半径$ r $。
对于拉力$ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $，从支点到各拉力作用线的垂直距离（即动力臂）均为滑轮的半径$ r $。
根据杠杆平衡条件$ F_{\mathrm{动}}L_{\mathrm{动}} = F_{\mathrm{阻}}L_{\mathrm{阻}} $，代入可得：
$ F_1 × r = G × r $，$ F_2 × r = G × r $，$ F_3 × r = G × r $
因此$ F_1 = F_2 = F_3 = G $，即三个力大小相等。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮的特点；等臂杠杆；杠杆平衡条件
【点评】
本题考查定滑轮的工作原理，核心是理解定滑轮为等臂杠杆，无论拉力方向如何改变，拉力的力臂始终等于滑轮的半径，因此拉力大小始终等于物体的重力，不随拉力方向变化而改变。
【难度系数】
0.7
3. (★★★)如图12.3-9所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速竖直上升4 m,则绳子自由端移动的速度为
0.8
m/s,拉力F为10 N,动滑轮的重力为2 N,不计绳重与摩擦,物体的重力为18
N。答案
0.8
18
18
解析
【分析】
首先分析动滑轮的特点：此动滑轮为“倒用”的动滑轮，拉力作用在滑轮上，物体挂在滑轮的轴上，此时绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍。
1. 求绳子自由端移动的速度：先根据$s=2h$计算出绳子自由端移动的距离，再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算速度；
2. 求物体的重力：不计绳重与摩擦，动滑轮匀速运动时受力平衡，向上的总拉力等于向下的物体重力与动滑轮重力之和，即$2F=G+G_{动}$，变形后可求出物体重力$G$。
【解析】
1. 计算绳子自由端移动的速度：
已知物体上升高度$h=4m$，由动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离：
$s=2h=2×4m=8m$
物体上升时间$t=10s$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得绳子自由端移动的速度：
$v=\frac{8m}{10s}=0.8m/s$
2. 计算物体的重力：
不计绳重与摩擦，动滑轮匀速上升时受力平衡，此时拉力$F$与物体重力$G$、动滑轮重力$G_{动}$的关系为：
$2F=G+G_{动}$
将$F=10N$，$G_{动}=2N$代入公式，变形得：
$G=2F - G_{动}=2×10N - 2N=18N$
【答案】
0.8；18
【知识点】
动滑轮的特点；速度公式应用；二力平衡条件
【点评】
本题考查动滑轮的特殊使用方式，需注意区分动滑轮常规使用与倒用的受力特点，避免混淆绳子段数与力的关系，同时要熟练运用速度公式和受力平衡分析解决问题。
【难度系数】
0.6
首先分析动滑轮的特点：此动滑轮为“倒用”的动滑轮，拉力作用在滑轮上，物体挂在滑轮的轴上，此时绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍。
1. 求绳子自由端移动的速度：先根据$s=2h$计算出绳子自由端移动的距离，再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算速度；
2. 求物体的重力：不计绳重与摩擦，动滑轮匀速运动时受力平衡，向上的总拉力等于向下的物体重力与动滑轮重力之和，即$2F=G+G_{动}$，变形后可求出物体重力$G$。
【解析】
1. 计算绳子自由端移动的速度：
已知物体上升高度$h=4m$，由动滑轮的特点可知，绳子自由端移动的距离：
$s=2h=2×4m=8m$
物体上升时间$t=10s$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得绳子自由端移动的速度：
$v=\frac{8m}{10s}=0.8m/s$
2. 计算物体的重力：
不计绳重与摩擦，动滑轮匀速上升时受力平衡，此时拉力$F$与物体重力$G$、动滑轮重力$G_{动}$的关系为：
$2F=G+G_{动}$
将$F=10N$，$G_{动}=2N$代入公式，变形得：
$G=2F - G_{动}=2×10N - 2N=18N$
【答案】
0.8；18
【知识点】
动滑轮的特点；速度公式应用；二力平衡条件
【点评】
本题考查动滑轮的特殊使用方式，需注意区分动滑轮常规使用与倒用的受力特点，避免混淆绳子段数与力的关系，同时要熟练运用速度公式和受力平衡分析解决问题。
【难度系数】
0.6
4. (★★★)如图12.3-10所示,小明组装了甲、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】
要解决这道题，首先需要区分甲、乙两个滑轮的使用方式，明确动滑轮不同使用方式下的省力情况和距离关系：
1. 先分析甲图：甲是常规使用的动滑轮，拉力作用在绳子自由端，此时动滑轮可以省一半力，但绳子移动距离是物体上升距离的2倍。
2. 再分析乙图：乙是动滑轮的特殊使用方式，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力，拉力为物重的2倍，且滑轮移动距离是物体上升距离的一半。
然后结合题目给出的物重和物体上升高度，逐一判断选项的正确性。
【解析】
已知$G_{物}=200\ \mathrm{N}$，物体竖直匀速提升$h=2\ \mathrm{m}$，不计绳重、滑轮重和摩擦。
对于甲图：
这是动滑轮的常规使用，拉力作用在绳子自由端，承担物重的绳子段数$n=2$，因此拉力$F_{甲}=\frac{1}{2}G_{物}=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$，绳子自由端移动的距离$s_{甲}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$，因此选项A、B均错误。
对于乙图：
这是动滑轮的特殊使用，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮受到向上的拉力$F_{乙}$，向下的两段绳子拉力（每段拉力等于物重），因此$F_{乙}=2G_{物}=2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$；物体上升$2\ \mathrm{m}$时，滑轮向上移动的距离$s_{乙}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$，因此选项D正确，选项C错误。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特点、滑轮省力与距离关系
【点评】
本题考查动滑轮的两种使用方式，易错点在于混淆动滑轮不同使用方式下的省力情况和距离关系，需要明确：拉力作用在绳子自由端时，动滑轮省力费距离；拉力作用在轴上时，动滑轮费力省距离。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先需要区分甲、乙两个滑轮的使用方式，明确动滑轮不同使用方式下的省力情况和距离关系：
1. 先分析甲图：甲是常规使用的动滑轮，拉力作用在绳子自由端，此时动滑轮可以省一半力，但绳子移动距离是物体上升距离的2倍。
2. 再分析乙图：乙是动滑轮的特殊使用方式，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力，拉力为物重的2倍，且滑轮移动距离是物体上升距离的一半。
然后结合题目给出的物重和物体上升高度，逐一判断选项的正确性。
【解析】
已知$G_{物}=200\ \mathrm{N}$，物体竖直匀速提升$h=2\ \mathrm{m}$，不计绳重、滑轮重和摩擦。
对于甲图：
这是动滑轮的常规使用，拉力作用在绳子自由端，承担物重的绳子段数$n=2$，因此拉力$F_{甲}=\frac{1}{2}G_{物}=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$，绳子自由端移动的距离$s_{甲}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$，因此选项A、B均错误。
对于乙图：
这是动滑轮的特殊使用，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮受到向上的拉力$F_{乙}$，向下的两段绳子拉力（每段拉力等于物重），因此$F_{乙}=2G_{物}=2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$；物体上升$2\ \mathrm{m}$时，滑轮向上移动的距离$s_{乙}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$，因此选项D正确，选项C错误。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特点、滑轮省力与距离关系
【点评】
本题考查动滑轮的两种使用方式，易错点在于混淆动滑轮不同使用方式下的省力情况和距离关系，需要明确：拉力作用在绳子自由端时，动滑轮省力费距离；拉力作用在轴上时，动滑轮费力省距离。
【难度系数】
0.6
5. (★★★)在“研究定滑轮和动滑轮的特点”实验时,小明用同一个滑轮做了四次实验,前两次按图12.3-11甲、乙进行,后两次按图12.3-11丙进行,并将测得的数据记录在下表中。
(1)分析第1、2次的数据,可以得出结论:使用定滑轮
(2)按图丙进行实验时,最好沿着
匀速拉动绳子自由端;分析第3、4次数据时发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为
。
(1)分析第1、2次的数据,可以得出结论:使用定滑轮
不能
(填“能”或“不能”)省距离。按图乙进行实验时,若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将不变
(填“变大”“不变”或“变小”)。(2)按图丙进行实验时,最好沿着
竖直方向
匀速拉动绳子自由端;分析第3、4次数据时发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为
动滑轮自身也有重力
。
答案
不能
不变
竖直
方向
动滑轮自身也有重力
不变
竖直
方向
动滑轮自身也有重力
解析
【分析】
对于第(1)问，先观察第1、2次实验数据，通过对比钩码上升高度与绳子自由端移动距离的关系，判断定滑轮是否省距离；再结合定滑轮是等臂杠杆的实质，分析改变拉力方向时拉力大小的变化。
对于第(2)问，考虑动滑轮的受力特点，确定最优拉动方向；分析第3、4次数据时，需考虑动滑轮自身重力对拉力的影响，明确拉力不仅要克服钩码重力，还要克服动滑轮自身重力。
【解析】
(1) 对比第1、2次实验数据，钩码上升高度$ h $和绳子自由端移动距离$ s $相等，说明使用定滑轮不能省距离。
定滑轮的实质是等臂杠杆，当将绳子自由端沿水平向右方向匀速拉动时，拉力的力臂始终等于滑轮的半径，根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，拉力大小等于钩码重力，因此拉力大小不变。
(2) 按图丙（动滑轮）实验时，最好沿着竖直方向匀速拉动绳子自由端，这样能使动滑轮两侧绳子平行，拉力的力臂最大，同时减小额外摩擦力的影响。
分析第3、4次数据，拉力大小总比钩码重力的一半大，这主要是因为动滑轮自身也有重力，此时拉力需要克服钩码重力和动滑轮自身的重力，即$ F=\frac{G_{钩码}+G_{动滑轮}}{2} $，所以拉力大于$ \frac{G_{钩码}}{2} $。
【答案】
(1) 不能；不变
(2) 竖直；方向；动滑轮自身也有重力
【知识点】
定滑轮的特点；动滑轮的特点
【点评】
本题结合实验数据与装置，考查定滑轮、动滑轮的特性及实验操作细节，重点考查对动滑轮自身重力影响实验结果的理解，培养学生的实验分析与归纳能力。
【难度系数】
0.6
对于第(1)问，先观察第1、2次实验数据，通过对比钩码上升高度与绳子自由端移动距离的关系，判断定滑轮是否省距离；再结合定滑轮是等臂杠杆的实质，分析改变拉力方向时拉力大小的变化。
对于第(2)问，考虑动滑轮的受力特点，确定最优拉动方向；分析第3、4次数据时，需考虑动滑轮自身重力对拉力的影响，明确拉力不仅要克服钩码重力，还要克服动滑轮自身重力。
【解析】
(1) 对比第1、2次实验数据，钩码上升高度$ h $和绳子自由端移动距离$ s $相等，说明使用定滑轮不能省距离。
定滑轮的实质是等臂杠杆，当将绳子自由端沿水平向右方向匀速拉动时，拉力的力臂始终等于滑轮的半径，根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，拉力大小等于钩码重力，因此拉力大小不变。
(2) 按图丙（动滑轮）实验时，最好沿着竖直方向匀速拉动绳子自由端，这样能使动滑轮两侧绳子平行，拉力的力臂最大，同时减小额外摩擦力的影响。
分析第3、4次数据，拉力大小总比钩码重力的一半大，这主要是因为动滑轮自身也有重力，此时拉力需要克服钩码重力和动滑轮自身的重力，即$ F=\frac{G_{钩码}+G_{动滑轮}}{2} $，所以拉力大于$ \frac{G_{钩码}}{2} $。
【答案】
(1) 不能；不变
(2) 竖直；方向；动滑轮自身也有重力
【知识点】
定滑轮的特点；动滑轮的特点
【点评】
本题结合实验数据与装置，考查定滑轮、动滑轮的特性及实验操作细节，重点考查对动滑轮自身重力影响实验结果的理解，培养学生的实验分析与归纳能力。
【难度系数】
0.6
