9. 用如图所示的滑轮拉动物体 A,使物体 A 以0.2 m/s 的速度水平向左匀速运动 10 s,此过程中绳子自由端移动的距离为

4
m.已知物体 A 的重力为 500 N,受到的摩擦力为120 N,忽略绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦,拉力 F 的大小为 60
N.答案
9. 4 60 解析:由$v=\frac{s}{t}$可得,物体水平向左匀速运动的距离$s_{物}=vt=0.2\ \mathrm{m/s}×10\ \mathrm{s}=2\ \mathrm{m}$,由图可知,动滑轮绳子的有效股数n=2,则绳子自由端移动的距离$s_{绳}=ns_{物}=2×2\ \mathrm{m}=$4 m.忽略绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦时,拉力$F=$$\frac{1}{n}f=\frac{1}{2}×120\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
我们可以分两步梳理解题思路:第一步先求物体A移动的距离,已知物体A的运动速度和运动时间,直接用速度公式的变形就能算出物体A自身移动的路程;第二步判断图中滑轮的类型,这是水平使用的动滑轮,数出承担作用力的绳子股数n=2,根据动滑轮的距离关系,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍,就能算出第一个空的结果。接下来求拉力F:物体A匀速运动,水平方向受力平衡,滑轮对物体A的拉力等于物体受到的摩擦力,忽略所有额外阻力时,动滑轮省一半力,因此拉力F等于摩擦力的二分之一,代入数值就能算出第二个空的结果。
【解析】
1. 计算物体A移动的距离:
已知物体A的速度$v_A=0.2\ \mathrm{m/s}$,运动时间$t=10\ \mathrm{s}$,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$变形可得物体移动的距离:
$s_A = v_A t = 0.2\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 2\ \mathrm{m}$
2. 计算绳子自由端移动的距离:
由图可知该滑轮为动滑轮,水平使用时有效绳子股数$n=2$,因此绳子自由端移动的距离:
$s_{\mathrm{绳}} = n s_A = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m}$
3. 计算拉力F的大小:
物体A水平向左匀速运动,水平方向受力平衡,动滑轮对物体A的拉力与物体受到的摩擦力大小相等,即$F_{\mathrm{拉轮}}=f=120\ \mathrm{N}$。忽略绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦,动滑轮省一半力,因此拉力:
$F = \frac{1}{n}f = \frac{1}{2} × 120\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N}$
【答案】
4;60
【知识点】
动滑轮特点,速度公式,二力平衡
【点评】
本题是水平动滑轮的基础计算题,核心易错点是不要误将物体的重力代入拉力计算,要明确水平使用动滑轮时,拉力的作用是克服物体受到的摩擦力,理清绳子段数和距离、力的对应关系即可顺利解题。
【难度系数】
0.8
我们可以分两步梳理解题思路:第一步先求物体A移动的距离,已知物体A的运动速度和运动时间,直接用速度公式的变形就能算出物体A自身移动的路程;第二步判断图中滑轮的类型,这是水平使用的动滑轮,数出承担作用力的绳子股数n=2,根据动滑轮的距离关系,绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍,就能算出第一个空的结果。接下来求拉力F:物体A匀速运动,水平方向受力平衡,滑轮对物体A的拉力等于物体受到的摩擦力,忽略所有额外阻力时,动滑轮省一半力,因此拉力F等于摩擦力的二分之一,代入数值就能算出第二个空的结果。
【解析】
1. 计算物体A移动的距离:
已知物体A的速度$v_A=0.2\ \mathrm{m/s}$,运动时间$t=10\ \mathrm{s}$,根据速度公式$v=\frac{s}{t}$变形可得物体移动的距离:
$s_A = v_A t = 0.2\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 2\ \mathrm{m}$
2. 计算绳子自由端移动的距离:
由图可知该滑轮为动滑轮,水平使用时有效绳子股数$n=2$,因此绳子自由端移动的距离:
$s_{\mathrm{绳}} = n s_A = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m}$
3. 计算拉力F的大小:
物体A水平向左匀速运动,水平方向受力平衡,动滑轮对物体A的拉力与物体受到的摩擦力大小相等,即$F_{\mathrm{拉轮}}=f=120\ \mathrm{N}$。忽略绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦,动滑轮省一半力,因此拉力:
$F = \frac{1}{n}f = \frac{1}{2} × 120\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N}$
【答案】
4;60
【知识点】
动滑轮特点,速度公式,二力平衡
【点评】
本题是水平动滑轮的基础计算题,核心易错点是不要误将物体的重力代入拉力计算,要明确水平使用动滑轮时,拉力的作用是克服物体受到的摩擦力,理清绳子段数和距离、力的对应关系即可顺利解题。
【难度系数】
0.8
10. 如图所示,小华用动滑轮匀速提起200 N的物体使其上升5 m,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人对绳子的拉力为

100
N,绳端移动的距离为 10
m;实际测量出拉力为110 N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为 20
N,若绳子最多能承受300 N拉力,则小华最多能提升 580
N的物体.答案
10. 100 10 20 580 解析:由于动滑轮上有2段绳子承担重量,所以人对绳子的拉力为:$F=\frac{1}{2}G=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=$100 N;绳端移动的距离为:s=2h=2×5 m=10 m;若实际测量出拉力为110 N,由$F'=\frac{G_{物}'+G_{轮}}{n}$可知,动滑轮的重力为:$G_{轮}=nF'-G_{物}=2×110\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$;由$F''=\frac{G_{物}'+G_{轮}}{n}$可知,小华最多能提升的物体重力为:$G_{物}'=nF''-G_{轮}=2×$$300\ \mathrm{N}-20\ \mathrm{N}=580\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
首先观察题图的动滑轮结构,确定承担物重的绳子段数n=2。解题时按步骤思考:1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时,利用动滑轮省一半力的特点,拉力为物重的1/2,绳端移动距离是物体上升高度的2倍,直接代入数值计算前两空;2. 不计绳重及摩擦、已知实际拉力时,利用拉力公式F=(G物+G轮)/n,变形后即可求出动滑轮自身的重力;3. 已知绳子最大承受拉力时,再次对上述拉力公式变形,就能算出可提升的最大物重。
【解析】
1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时:
人对绳子的拉力:$F=\frac{1}{2}G=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$
绳端移动的距离:$s=2h=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$
2. 不计绳重及摩擦,实际拉力F'=110N时,由$F'=\frac{G_{物}+G_{轮}}{n}$,n=2,可得动滑轮重力:
$G_{轮}=nF'-G_{物}=2×110\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$
3. 绳子最大拉力F''=300N时,代入公式变形得最大提升物重:
$G_{物max}=nF''-G_{轮}=2×300\ \mathrm{N}-20\ \mathrm{N}=580\ \mathrm{N}$
【答案】
100;10;20;580
【知识点】
动滑轮特点,滑轮拉力计算,距离倍数关系
【点评】
本题是动滑轮相关的基础计算题,核心是掌握不计自重和计动滑轮自重两种情况下的拉力公式,注意不要搞反绳端移动距离和物体上升高度的倍数关系,公式变形应用是本题的核心考点,属于非常典型的滑轮基础题。
【难度系数】
0.7
首先观察题图的动滑轮结构,确定承担物重的绳子段数n=2。解题时按步骤思考:1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时,利用动滑轮省一半力的特点,拉力为物重的1/2,绳端移动距离是物体上升高度的2倍,直接代入数值计算前两空;2. 不计绳重及摩擦、已知实际拉力时,利用拉力公式F=(G物+G轮)/n,变形后即可求出动滑轮自身的重力;3. 已知绳子最大承受拉力时,再次对上述拉力公式变形,就能算出可提升的最大物重。
【解析】
1. 不计绳重、滑轮重及摩擦时:
人对绳子的拉力:$F=\frac{1}{2}G=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$
绳端移动的距离:$s=2h=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$
2. 不计绳重及摩擦,实际拉力F'=110N时,由$F'=\frac{G_{物}+G_{轮}}{n}$,n=2,可得动滑轮重力:
$G_{轮}=nF'-G_{物}=2×110\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$
3. 绳子最大拉力F''=300N时,代入公式变形得最大提升物重:
$G_{物max}=nF''-G_{轮}=2×300\ \mathrm{N}-20\ \mathrm{N}=580\ \mathrm{N}$
【答案】
100;10;20;580
【知识点】
动滑轮特点,滑轮拉力计算,距离倍数关系
【点评】
本题是动滑轮相关的基础计算题,核心是掌握不计自重和计动滑轮自重两种情况下的拉力公式,注意不要搞反绳端移动距离和物体上升高度的倍数关系,公式变形应用是本题的核心考点,属于非常典型的滑轮基础题。
【难度系数】
0.7
11. 如图所示,一根不可伸缩的轻绳跨过定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的人拉住.设人的质量为60 kg,吊椅的质量为10 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,要使人和吊椅一起匀速上升,人竖直向下拉绳的力等于
(g取10 N/kg)

350
N,人对吊椅的压力等于250
N.(g取10 N/kg)
答案
11. 350 250 解析:已知人的质量为60 kg,吊椅的质量为10 kg,故总重为$G_{总}=m_{总}g=(60\ \mathrm{kg}+10\ \mathrm{kg})×10\ \mathrm{N/kg}=$$700\ \mathrm{N}$;对吊椅和人整体进行受力分析,受到竖直向下的重力、绳子竖直向上的两个拉力,在这三个力的共同作用下处于平衡状态,故$2F_{绳}=G$,即$F_{绳}=350\ \mathrm{N}$;对人单独进行受力分析可知,受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和绳子的拉力,在这三个力的共同作用下处于平衡状态,故$F_{绳}+F_{支}=G$,即$F_{支}=600\ \mathrm{N}-350\ \mathrm{N}=250\ \mathrm{N}$,人对吊椅的压力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力,则$F_{压}=$$F_{支}=250\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
解题思路分两步走:1. 先使用整体法:把人和吊椅看做一个整体,匀速上升时整体受力平衡,首先计算整体的总重力,观察可知跨过定滑轮的两段绳子都对整体施加向上的拉力,同一根轻绳张力处处相等,因此两段绳子拉力大小相同,总向上的拉力等于总重力,即可算出绳子的拉力,也就是人拉绳的力。2. 再使用隔离法单独对人受力分析:人匀速运动受力平衡,人受到向下的重力、绳子向上的拉力、吊椅对人向上的支持力,三个力合力为零,算出吊椅对人的支持力,再根据牛顿第三定律,人对吊椅的压力和吊椅对人的支持力是相互作用力,大小相等,就能得到压力的数值。
【解析】
第一步:计算人和吊椅的总重力
总质量$m_{总}=m_{人}+m_{椅}=60\ \mathrm{kg}+10\ \mathrm{kg}=70\ \mathrm{kg}$
总重力$G_{总}=m_{总}g=70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$
第二步:对人和吊椅整体受力分析,整体匀速上升,合力为零,整体受到竖直向下的总重力,以及两段绳子竖直向上的拉力$F$,因此受力平衡满足:
$2F = G_{总}$
代入数据解得人拉绳的力等于绳子张力:$F=\frac{G_{总}}{2}=\frac{700\ \mathrm{N}}{2}=350\ \mathrm{N}$
第三步:单独对人受力分析,人匀速上升受力平衡,人受到竖直向下的重力$G_{人}=m_{人}g=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$,竖直向上的绳子拉力$F=350\ \mathrm{N}$,以及吊椅对人竖直向上的支持力$F_{支}$,受力平衡满足:
$F + F_{支} = G_{人}$
代入数据解得:$F_{支}=G_{人}-F=600\ \mathrm{N}-350\ \mathrm{N}=250\ \mathrm{N}$
根据牛顿第三定律,人对吊椅的压力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力,大小相等,因此人对吊椅的压力$F_{压}=F_{支}=250\ \mathrm{N}$
【答案】
350;250
【知识点】
共点力平衡条件,整体法与隔离法,牛顿第三定律
【点评】
本题的易错点是容易错误认为整体只受到一段绳子的拉力,忽略人手中的绳子也对人施加向上的拉力,导致拉力计算错误。通过先整体分析外力、再隔离分析内力的思路,可以快速理清受力关系,避免多余的受力分析步骤,是连接体平衡问题的典型解题思路。
【难度系数】
0.6
解题思路分两步走:1. 先使用整体法:把人和吊椅看做一个整体,匀速上升时整体受力平衡,首先计算整体的总重力,观察可知跨过定滑轮的两段绳子都对整体施加向上的拉力,同一根轻绳张力处处相等,因此两段绳子拉力大小相同,总向上的拉力等于总重力,即可算出绳子的拉力,也就是人拉绳的力。2. 再使用隔离法单独对人受力分析:人匀速运动受力平衡,人受到向下的重力、绳子向上的拉力、吊椅对人向上的支持力,三个力合力为零,算出吊椅对人的支持力,再根据牛顿第三定律,人对吊椅的压力和吊椅对人的支持力是相互作用力,大小相等,就能得到压力的数值。
【解析】
第一步:计算人和吊椅的总重力
总质量$m_{总}=m_{人}+m_{椅}=60\ \mathrm{kg}+10\ \mathrm{kg}=70\ \mathrm{kg}$
总重力$G_{总}=m_{总}g=70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$
第二步:对人和吊椅整体受力分析,整体匀速上升,合力为零,整体受到竖直向下的总重力,以及两段绳子竖直向上的拉力$F$,因此受力平衡满足:
$2F = G_{总}$
代入数据解得人拉绳的力等于绳子张力:$F=\frac{G_{总}}{2}=\frac{700\ \mathrm{N}}{2}=350\ \mathrm{N}$
第三步:单独对人受力分析,人匀速上升受力平衡,人受到竖直向下的重力$G_{人}=m_{人}g=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$,竖直向上的绳子拉力$F=350\ \mathrm{N}$,以及吊椅对人竖直向上的支持力$F_{支}$,受力平衡满足:
$F + F_{支} = G_{人}$
代入数据解得:$F_{支}=G_{人}-F=600\ \mathrm{N}-350\ \mathrm{N}=250\ \mathrm{N}$
根据牛顿第三定律,人对吊椅的压力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力,大小相等,因此人对吊椅的压力$F_{压}=F_{支}=250\ \mathrm{N}$
【答案】
350;250
【知识点】
共点力平衡条件,整体法与隔离法,牛顿第三定律
【点评】
本题的易错点是容易错误认为整体只受到一段绳子的拉力,忽略人手中的绳子也对人施加向上的拉力,导致拉力计算错误。通过先整体分析外力、再隔离分析内力的思路,可以快速理清受力关系,避免多余的受力分析步骤,是连接体平衡问题的典型解题思路。
【难度系数】
0.6
12. 物理小组探究滑轮工作时的特点.

(1)探究定滑轮的工作特点时,如图甲所示,根据实验结果可知,使用定滑轮
经进一步研究分析可知,定滑轮相当于一个
(2)探究动滑轮的工作特点时,如图乙所示,应该沿着
(3)小张记录的数据如表所示,分析数据可得:使用动滑轮可以

(4)小张继续实验,并作出“拉力与钩码重的比值随钩码重的变化”图像,如图丙所示,分析图像可知:钩码越重,拉力F与钩码重的比值越接近

(1)探究定滑轮的工作特点时,如图甲所示,根据实验结果可知,使用定滑轮
不能
省力,但可以改变力的方向
.经进一步研究分析可知,定滑轮相当于一个
等臂
杠杆.(2)探究动滑轮的工作特点时,如图乙所示,应该沿着
竖直
方向拉绳子自由端,使钩码匀速
上升,并在拉动
(填“静止”或“拉动”)时读数.(3)小张记录的数据如表所示,分析数据可得:使用动滑轮可以
省力
;第3次实验中,绳端移动的距离应是10
cm.(4)小张继续实验,并作出“拉力与钩码重的比值随钩码重的变化”图像,如图丙所示,分析图像可知:钩码越重,拉力F与钩码重的比值越接近
0.5
(填数值).由此他推断得出:使用动滑轮最多可以省一半
的力.答案
12. (1)不能 力的方向 等臂 (2)竖直 匀速 拉动
(3)省力 10 (4)0.5 一半
解析:(1)定滑轮既不省力,也不费力,但可以改变力的方向,支点在转轴上,动力臂和阻力臂都等于半径,其实质是一个等臂杠杆.
(2)为了使实验结果准确,应竖直拉动弹簧测力计使钩码匀速直线上升,并在拉动时读数,原因是本实验探究的是滑轮工作的特点,拉动时会将摩擦力考虑进去,更符合实际情况.
(3)根据表中数据可知,测力计示数小于钩码重力,使用动滑轮可以省力.第3次实验中,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×5 cm=10 cm.
(4)根据图丙可知:钩码越重,拉力与钩码重的比值就越接近0.5.由此推理得出:使用动滑轮最多可以省一半的力.
(3)省力 10 (4)0.5 一半
解析:(1)定滑轮既不省力,也不费力,但可以改变力的方向,支点在转轴上,动力臂和阻力臂都等于半径,其实质是一个等臂杠杆.
(2)为了使实验结果准确,应竖直拉动弹簧测力计使钩码匀速直线上升,并在拉动时读数,原因是本实验探究的是滑轮工作的特点,拉动时会将摩擦力考虑进去,更符合实际情况.
(3)根据表中数据可知,测力计示数小于钩码重力,使用动滑轮可以省力.第3次实验中,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×5 cm=10 cm.
(4)根据图丙可知:钩码越重,拉力与钩码重的比值就越接近0.5.由此推理得出:使用动滑轮最多可以省一半的力.
解析
【分析】
这道题围绕定滑轮、动滑轮的工作特点探究实验展开,解题时可以按小问逐一对应知识点思考:
1. 第一问回忆定滑轮的实验结论,从力的大小、力的方向的作用,再结合杠杆的力臂特点判断定滑轮的杠杆类型;
2. 第二问从动滑轮的实验操作规范入手,要保证拉力的力臂最大、实验时系统受力平衡,同时要符合滑轮实际工作的状态,选择正确的拉动方向、钩码运动状态和读数时机;
3. 第三问对比表格中拉力和钩码重力的大小关系得出省力特点,再利用动滑轮绳端移动距离和物体上升距离的2倍关系计算对应距离;
4. 第四问结合图像的变化趋势,随着钩码重力增大,动滑轮自重、摩擦的影响占比不断降低,推导拉力和物重的比值的极限值,得出省一半力的结论。
【解析】
(1) 定滑轮的实验中,测得的拉力大小始终等于钩码重力,因此使用定滑轮不能省力;但拉力的方向可以和钩码提升方向不同,因此可以改变力的方向;定滑轮的支点位于转轴处,动力臂和阻力臂长度都等于滑轮的半径,动力臂等于阻力臂,因此定滑轮相当于等臂杠杆。
(2) 探究动滑轮特点时,只有沿竖直方向拉绳子自由端,才能保证拉力的力臂等于动滑轮的直径,减小实验误差;需要使钩码匀速上升,此时钩码受力平衡,弹簧测力计示数稳定;由于本实验探究的是滑轮工作时的特点,运动状态下的读数会计入滑动摩擦力,更符合实际工作情况,因此要在拉动时读数。
(3) 分析表格数据可以发现,弹簧测力计的拉力示数始终小于对应钩码的重力,因此使用动滑轮可以省力;动滑轮承担物重的绳子段数n=2,绳端移动距离s=nh,第3次实验钩码上升高度h=5cm,因此s=2×5cm=10cm。
(4) 观察丙图的变化趋势,钩码越重,动滑轮自重和摩擦对拉力的影响占比越小,拉力F与钩码重的比值就越接近0.5,也就是拉力接近物重的1/2,由此可以推断使用动滑轮最多可以省一半的力。
【答案】
(1)不能 力的方向 等臂 (2)竖直 匀速 拉动 (3)省力 10 (4)0.5 一半
【知识点】
定滑轮特点,动滑轮特点,滑轮实验操作
【点评】
本题是滑轮基础探究实验题,核心考察定、动滑轮的基础性质和实验操作的细节考点,易错点集中在动滑轮读数时机的判断,学生容易误选静止,忽略实验要模拟滑轮实际工作状态的要求,整体对知识点的考察比较全面,能帮助学生夯实滑轮相关的基础概念。
【难度系数】
0.8
这道题围绕定滑轮、动滑轮的工作特点探究实验展开,解题时可以按小问逐一对应知识点思考:
1. 第一问回忆定滑轮的实验结论,从力的大小、力的方向的作用,再结合杠杆的力臂特点判断定滑轮的杠杆类型;
2. 第二问从动滑轮的实验操作规范入手,要保证拉力的力臂最大、实验时系统受力平衡,同时要符合滑轮实际工作的状态,选择正确的拉动方向、钩码运动状态和读数时机;
3. 第三问对比表格中拉力和钩码重力的大小关系得出省力特点,再利用动滑轮绳端移动距离和物体上升距离的2倍关系计算对应距离;
4. 第四问结合图像的变化趋势,随着钩码重力增大,动滑轮自重、摩擦的影响占比不断降低,推导拉力和物重的比值的极限值,得出省一半力的结论。
【解析】
(1) 定滑轮的实验中,测得的拉力大小始终等于钩码重力,因此使用定滑轮不能省力;但拉力的方向可以和钩码提升方向不同,因此可以改变力的方向;定滑轮的支点位于转轴处,动力臂和阻力臂长度都等于滑轮的半径,动力臂等于阻力臂,因此定滑轮相当于等臂杠杆。
(2) 探究动滑轮特点时,只有沿竖直方向拉绳子自由端,才能保证拉力的力臂等于动滑轮的直径,减小实验误差;需要使钩码匀速上升,此时钩码受力平衡,弹簧测力计示数稳定;由于本实验探究的是滑轮工作时的特点,运动状态下的读数会计入滑动摩擦力,更符合实际工作情况,因此要在拉动时读数。
(3) 分析表格数据可以发现,弹簧测力计的拉力示数始终小于对应钩码的重力,因此使用动滑轮可以省力;动滑轮承担物重的绳子段数n=2,绳端移动距离s=nh,第3次实验钩码上升高度h=5cm,因此s=2×5cm=10cm。
(4) 观察丙图的变化趋势,钩码越重,动滑轮自重和摩擦对拉力的影响占比越小,拉力F与钩码重的比值就越接近0.5,也就是拉力接近物重的1/2,由此可以推断使用动滑轮最多可以省一半的力。
【答案】
(1)不能 力的方向 等臂 (2)竖直 匀速 拉动 (3)省力 10 (4)0.5 一半
【知识点】
定滑轮特点,动滑轮特点,滑轮实验操作
【点评】
本题是滑轮基础探究实验题,核心考察定、动滑轮的基础性质和实验操作的细节考点,易错点集中在动滑轮读数时机的判断,学生容易误选静止,忽略实验要模拟滑轮实际工作状态的要求,整体对知识点的考察比较全面,能帮助学生夯实滑轮相关的基础概念。
【难度系数】
0.8
13. 如图所示,两个物体A和B,质量分别为M和m(M>m),用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止在水中.若滑轮与轮轴之间的摩擦及滑轮质量不计,则
(

A.天花板对滑轮的拉力大小为$(M+m)g$
B.绳子对物体A的拉力大小为$(M-m)g$
C.绳子对天花板的拉力大小为$mg$
D.物体A受到的浮力大小为$(M-m)g$
(
D
)A.天花板对滑轮的拉力大小为$(M+m)g$
B.绳子对物体A的拉力大小为$(M-m)g$
C.绳子对天花板的拉力大小为$mg$
D.物体A受到的浮力大小为$(M-m)g$
答案
13. D 解析:B.由图可知,该滑轮为定滑轮,因物体B静止,则滑轮两侧每股绳子上的拉力都等于物体B的重力mg,所以绳子对物体A的拉力为mg,故B错误;A.滑轮与轮轴之间的摩擦及滑轮质量不计,该滑轮受到天花板对它向上的拉力和两股绳子向下的拉力,所以,由力的平衡条件可知,天花板对滑轮的拉力为2mg,故A错误;C.根据相互作用力可知,绳子对天花板的拉力大小也为2mg,故C错误;D.物体A受到三个力的共同作用,向下的重力为G=Mg,绳子向上的拉力为F=mg,还有向上的浮力F浮,由于物体A处于静止状态,所以物体A所受到三个力的合力为0,即$F+F_{浮}=G$,所以,物体A受到的浮力大小为$F_{浮}=$$G-F=Mg-mg=(M-m)g$,故D正确.故选D.
解析
【分析】
解题时我们可以从受力最简单的物体B开始推导:首先物体B静止,根据二力平衡,绳子的拉力就等于B的重力mg;接下来分析定滑轮的受力,定滑轮两侧的绳子拉力都等于mg,滑轮自身质量不计,因此天花板对滑轮的拉力等于两段绳子拉力之和;之后再对水中静止的物体A做受力分析,A受到向下的重力、向上的绳子拉力、向上的浮力,三个力平衡,据此就可以算出浮力大小,最后逐个验证四个选项的对错即可。
【解析】
1. 分析物体B的受力:物体B静止处于平衡状态,受向下的重力mg、向上的绳子拉力,二力平衡可得绳子拉力T=mg,即绳子对物体A的拉力为mg,因此选项B描述的拉力为(M-m)g是错误的。
2. 分析定滑轮的受力:定滑轮质量不计,受天花板向上的拉力,以及两段绳子分别向下的拉力,每段绳子拉力均为mg,根据平衡条件,天花板对滑轮的拉力为2mg,因此选项A描述的拉力为(M+m)g是错误的。
3. 分析绳子对天花板的拉力:根据力的作用是相互的,绳子对天花板的总拉力大小等于天花板对滑轮的拉力,即大小为2mg,因此选项C描述的拉力为mg是错误的。
4. 分析物体A的受力:物体A静止在水中处于平衡状态,共受三个力:向下的重力Mg、向上的绳子拉力T=mg、向上的浮力F浮。根据三力平衡条件:T+F浮=Mg,代入T=mg可得F浮=Mg-mg=(M-m)g,因此选项D的描述正确。
综上,本题选D。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点,二力平衡,浮力受力分析
【点评】
本题属于力学综合基础题,核心解题思路是从受力单一的物体入手逐步推导,避免直接对复杂受力的A物体盲目列等式,易错点是容易错误认为天花板对滑轮的拉力等于两个物体的总重力,忽略了A还受到浮力的作用,A的重力并没有全部通过绳子传递到滑轮上。
【难度系数】
0.7
解题时我们可以从受力最简单的物体B开始推导:首先物体B静止,根据二力平衡,绳子的拉力就等于B的重力mg;接下来分析定滑轮的受力,定滑轮两侧的绳子拉力都等于mg,滑轮自身质量不计,因此天花板对滑轮的拉力等于两段绳子拉力之和;之后再对水中静止的物体A做受力分析,A受到向下的重力、向上的绳子拉力、向上的浮力,三个力平衡,据此就可以算出浮力大小,最后逐个验证四个选项的对错即可。
【解析】
1. 分析物体B的受力:物体B静止处于平衡状态,受向下的重力mg、向上的绳子拉力,二力平衡可得绳子拉力T=mg,即绳子对物体A的拉力为mg,因此选项B描述的拉力为(M-m)g是错误的。
2. 分析定滑轮的受力:定滑轮质量不计,受天花板向上的拉力,以及两段绳子分别向下的拉力,每段绳子拉力均为mg,根据平衡条件,天花板对滑轮的拉力为2mg,因此选项A描述的拉力为(M+m)g是错误的。
3. 分析绳子对天花板的拉力:根据力的作用是相互的,绳子对天花板的总拉力大小等于天花板对滑轮的拉力,即大小为2mg,因此选项C描述的拉力为mg是错误的。
4. 分析物体A的受力:物体A静止在水中处于平衡状态,共受三个力:向下的重力Mg、向上的绳子拉力T=mg、向上的浮力F浮。根据三力平衡条件:T+F浮=Mg,代入T=mg可得F浮=Mg-mg=(M-m)g,因此选项D的描述正确。
综上,本题选D。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点,二力平衡,浮力受力分析
【点评】
本题属于力学综合基础题,核心解题思路是从受力单一的物体入手逐步推导,避免直接对复杂受力的A物体盲目列等式,易错点是容易错误认为天花板对滑轮的拉力等于两个物体的总重力,忽略了A还受到浮力的作用,A的重力并没有全部通过绳子传递到滑轮上。
【难度系数】
0.7
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