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10. 家用手摇晾衣架的结构图如图所示,它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组.假设衣服和晾衣架的总重力为100N,则静止时绳子自由端的拉力为(不计动滑轮重及摩擦) （
A.100N
B.50N
C.25N
D.20N
C
）A.100N
B.50N
C.25N
D.20N
答案
10.C
解析
【分析】
解题思路：首先回忆不计动滑轮重和摩擦时，滑轮组拉力的计算公式$F=\frac{G_{总}}{n}$，核心是准确数出承担晾衣架和衣物总重力的绳子段数n。第一步先区分图中的定滑轮和动滑轮：天花板上固定的滑轮轴位置不变，都是定滑轮，仅起到改变力的方向的作用，不省力；衣架横梁上的两个滑轮会随横梁一起升降，属于动滑轮，是省力的部分。接下来数承担总重的有效绳子段数，可发现一共有4段绳子托住晾衣架和衣物的总重，代入公式即可算出拉力。
【解析】
解：不计动滑轮重及摩擦时，滑轮组的拉力满足公式：$F=\frac{G_{总}}{n}$
1. 识别滑轮类型：图中天花板上的4个滑轮轴固定不动，为定滑轮，只改变力的方向，不省力；衣架横梁上的2个滑轮随横梁同步升降，为动滑轮。
2. 确定承担总重的绳子段数n：观察装置结构可知，共有4段绳子共同承担衣服和晾衣架的总重力，即$n=4$。
3. 代入数值计算：已知$G_{总}=100N$，则$F=\frac{100N}{4}=25N$。
所以静止时绳子自由端的拉力为25N，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组拉力计算；定滑轮特点；动滑轮特点
【点评】
本题结合生活中常见的手摇晾衣架场景考查滑轮组的省力规律，易错点是数错承担物重的绳子段数，要注意只有对动滑轮和横梁施加向上拉力的绳子才属于承担总重的段数，自由端的拉绳不纳入计数，解题时要结合装置结构仔细分辨。
【难度系数】
0.6
解题思路：首先回忆不计动滑轮重和摩擦时，滑轮组拉力的计算公式$F=\frac{G_{总}}{n}$，核心是准确数出承担晾衣架和衣物总重力的绳子段数n。第一步先区分图中的定滑轮和动滑轮：天花板上固定的滑轮轴位置不变，都是定滑轮，仅起到改变力的方向的作用，不省力；衣架横梁上的两个滑轮会随横梁一起升降，属于动滑轮，是省力的部分。接下来数承担总重的有效绳子段数，可发现一共有4段绳子托住晾衣架和衣物的总重，代入公式即可算出拉力。
【解析】
解：不计动滑轮重及摩擦时，滑轮组的拉力满足公式：$F=\frac{G_{总}}{n}$
1. 识别滑轮类型：图中天花板上的4个滑轮轴固定不动，为定滑轮，只改变力的方向，不省力；衣架横梁上的2个滑轮随横梁同步升降，为动滑轮。
2. 确定承担总重的绳子段数n：观察装置结构可知，共有4段绳子共同承担衣服和晾衣架的总重力，即$n=4$。
3. 代入数值计算：已知$G_{总}=100N$，则$F=\frac{100N}{4}=25N$。
所以静止时绳子自由端的拉力为25N，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组拉力计算；定滑轮特点；动滑轮特点
【点评】
本题结合生活中常见的手摇晾衣架场景考查滑轮组的省力规律，易错点是数错承担物重的绳子段数，要注意只有对动滑轮和横梁施加向上拉力的绳子才属于承担总重的段数，自由端的拉绳不纳入计数，解题时要结合装置结构仔细分辨。
【难度系数】
0.6
11. 如图所示,重 100N 的物体 A 在水平面上做匀速直线运动,作用在绳子自由端的拉力 F 是20N,则下列判断正确的是(不计滑轮重、绳重和滑轮间摩擦) （
A.作用在物体 A 上的水平拉力是 100N
B.作用在物体 A 上的水平拉力是 20N
C.物体 A 受到的滑动摩擦力是 80N
D.物体 A 受到的滑动摩擦力是 40N
D
）A.作用在物体 A 上的水平拉力是 100N
B.作用在物体 A 上的水平拉力是 20N
C.物体 A 受到的滑动摩擦力是 80N
D.物体 A 受到的滑动摩擦力是 40N
答案
11.D
解析
【分析】
我们可以按步骤梳理解题思路：第一步先判断滑轮类型，左侧固定在墙面、轴不随物体运动的是定滑轮，右侧和物体A相连、会随物体一起运动的是动滑轮；第二步数动滑轮上直接拉动它的绳子段数，观察图可知共有2段绳子作用在动滑轮上；第三步结合不计滑轮重、绳重和摩擦的条件，得到动滑轮对物体A的拉力和自由端拉力F的关系；最后利用物体匀速直线运动时水平方向二力平衡的规律，得到滑动摩擦力的大小，再逐一判断选项即可。
【解析】
解：
1. 确定动滑轮的受力：图中右侧动滑轮上有2段绳子对其施加拉力，不计滑轮重、绳重和滑轮间摩擦时，每段绳子的拉力都等于自由端拉力F=20N，因此动滑轮对物体A的水平拉力为：
$F_{拉}=2F=2×20N=40N$，由此可知选项A（拉力100N）、B（拉力20N）的描述均错误。
2. 结合二力平衡分析摩擦力：物体A在水平面做匀速直线运动，水平方向上滑动摩擦力和动滑轮对A的拉力是一对平衡力，二者大小相等，因此滑动摩擦力$f=F_{拉}=40N$，可知选项C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
水平滑轮组、二力平衡
【点评】
本题的易错点是容易数错动滑轮上的绳子段数，或是被题干给出的物体重力100N误导，要注意水平滑轮组中摩擦力和物体重力没有直接推导关系，只需结合动滑轮的省力规律和匀速运动的受力平衡条件即可求解。
【难度系数】
0.7
我们可以按步骤梳理解题思路：第一步先判断滑轮类型，左侧固定在墙面、轴不随物体运动的是定滑轮，右侧和物体A相连、会随物体一起运动的是动滑轮；第二步数动滑轮上直接拉动它的绳子段数，观察图可知共有2段绳子作用在动滑轮上；第三步结合不计滑轮重、绳重和摩擦的条件，得到动滑轮对物体A的拉力和自由端拉力F的关系；最后利用物体匀速直线运动时水平方向二力平衡的规律，得到滑动摩擦力的大小，再逐一判断选项即可。
【解析】
解：
1. 确定动滑轮的受力：图中右侧动滑轮上有2段绳子对其施加拉力，不计滑轮重、绳重和滑轮间摩擦时，每段绳子的拉力都等于自由端拉力F=20N，因此动滑轮对物体A的水平拉力为：
$F_{拉}=2F=2×20N=40N$，由此可知选项A（拉力100N）、B（拉力20N）的描述均错误。
2. 结合二力平衡分析摩擦力：物体A在水平面做匀速直线运动，水平方向上滑动摩擦力和动滑轮对A的拉力是一对平衡力，二者大小相等，因此滑动摩擦力$f=F_{拉}=40N$，可知选项C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
水平滑轮组、二力平衡
【点评】
本题的易错点是容易数错动滑轮上的绳子段数，或是被题干给出的物体重力100N误导，要注意水平滑轮组中摩擦力和物体重力没有直接推导关系，只需结合动滑轮的省力规律和匀速运动的受力平衡条件即可求解。
【难度系数】
0.7
12. 小明想用滑轮组匀速提升重1200N的物体，却发现所用的绳子最多能承受500N的力，若不计滑轮重及摩擦，则滑轮组中至少有（
A.一个定滑轮和两个动滑轮
B.一个定滑轮和一个动滑轮
C.两个定滑轮和一个动滑轮
D.两个定滑轮和两个动滑轮
B
）A.一个定滑轮和两个动滑轮
B.一个定滑轮和一个动滑轮
C.两个定滑轮和一个动滑轮
D.两个定滑轮和两个动滑轮
答案
12.B
解析
【分析】
解题思路如下：第一步，先明确不计滑轮重、摩擦时滑轮组的省力公式为F=G/n，其中n是承担物重的绳子段数，我们已知物重G=1200N，绳子最大承受拉力为500N，代入公式先求出n的最小取值要求；第二步，由于绳子段数n必须是正整数，对计算出的数值向上取整，得到最小的n值；第三步，根据得到的最小n值，判断最少需要的动滑轮、定滑轮数量：1个动滑轮最多可支持3段绳子承担物重，再搭配1个定滑轮即可完成绕线，满足n的要求，对比选项就能得到答案。
【解析】
解：不计滑轮重及摩擦时，滑轮组的拉力满足 $F=\frac{G}{n}$，其中n为承担物重的绳子段数。
将G=1200N、绳子最大承受力$F_{max}=500N$代入，可得：
$n \ge \frac{G}{F_{max}}=\frac{1200N}{500N}=2.4$
由于n必须为正整数，因此承担物重的绳子段数最小取n=3。
要实现3段绳子共同承担物重，最少只需要1个动滑轮（单个动滑轮最多可支持3段绳子承重），搭配1个定滑轮即可完成绕线，此时实际拉力$F=\frac{1200N}{3}=400N＜500N$，完全符合绳子的承重要求，即最少只需要一个定滑轮和一个动滑轮。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组省力计算，滑轮组组装
【点评】
本题的易错点是不少同学算出n≈2.4后，错误认为需要取n=4，进而选择两个动滑轮的方案，忽略了n取3就可以满足拉力小于500N的要求，单个动滑轮就可以实现3段绳子承重，解题时要注意优先取满足条件的最小n值，再判断最少滑轮数量。
【难度系数】
0.7
解题思路如下：第一步，先明确不计滑轮重、摩擦时滑轮组的省力公式为F=G/n，其中n是承担物重的绳子段数，我们已知物重G=1200N，绳子最大承受拉力为500N，代入公式先求出n的最小取值要求；第二步，由于绳子段数n必须是正整数，对计算出的数值向上取整，得到最小的n值；第三步，根据得到的最小n值，判断最少需要的动滑轮、定滑轮数量：1个动滑轮最多可支持3段绳子承担物重，再搭配1个定滑轮即可完成绕线，满足n的要求，对比选项就能得到答案。
【解析】
解：不计滑轮重及摩擦时，滑轮组的拉力满足 $F=\frac{G}{n}$，其中n为承担物重的绳子段数。
将G=1200N、绳子最大承受力$F_{max}=500N$代入，可得：
$n \ge \frac{G}{F_{max}}=\frac{1200N}{500N}=2.4$
由于n必须为正整数，因此承担物重的绳子段数最小取n=3。
要实现3段绳子共同承担物重，最少只需要1个动滑轮（单个动滑轮最多可支持3段绳子承重），搭配1个定滑轮即可完成绕线，此时实际拉力$F=\frac{1200N}{3}=400N＜500N$，完全符合绳子的承重要求，即最少只需要一个定滑轮和一个动滑轮。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组省力计算，滑轮组组装
【点评】
本题的易错点是不少同学算出n≈2.4后，错误认为需要取n=4，进而选择两个动滑轮的方案，忽略了n取3就可以满足拉力小于500N的要求，单个动滑轮就可以实现3段绳子承重，解题时要注意优先取满足条件的最小n值，再判断最少滑轮数量。
【难度系数】
0.7
13. 如图所示,用相同的滑轮组装成甲、乙两种装置,用相等的拉力$F$分别匀速提升重为$G_{1}=$$56\mathrm{N}$、$G_{2}=36\mathrm{N}$的两个物体,不计绳重和摩擦,则每个动滑轮的重力为（
A.$2\mathrm{N}$
B.$4\mathrm{N}$
C.$8\mathrm{N}$
D.$10\mathrm{N}$
B
）A.$2\mathrm{N}$
B.$4\mathrm{N}$
C.$8\mathrm{N}$
D.$10\mathrm{N}$
答案
13.B 【点拨】由题图甲可知,$n_{甲}=3$,不计绳重和摩擦,根据$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$可得,$G_{动}=3F-G_{1}$①.
由题图乙可知,$n_{乙}=2$,不计绳重和摩擦,根据$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$可得,$G_{动}=2F-G_{2}$②.
由①②知$3F-G_{1}=2F-G_{2}$,故$F=G_{1}-G_{2}=56\mathrm{N}-36\mathrm{N}=20\mathrm{N}$,将$F=20\mathrm{N}$代入①得$G_{动}=3F-G_{1}=3×20\mathrm{N}-56\mathrm{N}=4\mathrm{N}$.
由题图乙可知,$n_{乙}=2$,不计绳重和摩擦,根据$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$可得,$G_{动}=2F-G_{2}$②.
由①②知$3F-G_{1}=2F-G_{2}$,故$F=G_{1}-G_{2}=56\mathrm{N}-36\mathrm{N}=20\mathrm{N}$,将$F=20\mathrm{N}$代入①得$G_{动}=3F-G_{1}=3×20\mathrm{N}-56\mathrm{N}=4\mathrm{N}$.
解析
【分析】
解题时首先要明确不计绳重和摩擦时，滑轮组的拉力公式为$F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$，其中n是承担动滑轮和物重的绳子段数。第一步先分别判断甲、乙两个滑轮组的n值：观察甲图，直接连在动滑轮上的绳子有3段，即$n_甲=3$；观察乙图，直接连在动滑轮上的绳子有2段，即$n_乙=2$。题目给出两个装置的拉力F相等，动滑轮完全相同所以$G_{动}$也相等，我们就可以分别代入拉力公式得到两个等式，联立两个等式先求出拉力F的大小，再代入任意一个等式就能算出动滑轮的重力了。
【解析】
1. 判断绳子段数：
甲滑轮组承担物重的绳子段数$n_甲=3$，乙滑轮组承担物重的绳子段数$n_乙=2$。
2. 代入不计绳重和摩擦的滑轮组拉力公式：
对甲装置：$F=\frac{1}{n_甲}(G_1+G_{动})$，整理得：$G_{动}=3F - G_1$ ①
对乙装置：$F=\frac{1}{n_乙}(G_2+G_{动})$，整理得：$G_{动}=2F - G_2$ ②
3. 联立方程求解：
由于动滑轮重力相等，所以①=②，即：
$3F - G_1 = 2F - G_2$
代入已知$G_1=56\mathrm{N}$，$G_2=36\mathrm{N}$，可得：
$F=G_1 - G_2=56\mathrm{N}-36\mathrm{N}=20\mathrm{N}$
将$F=20\mathrm{N}$代入①式，得：
$G_{动}=3×20\mathrm{N} - 56\mathrm{N}=4\mathrm{N}$
【答案】
B
【知识点】
滑轮组拉力计算，绳子段数判断
【点评】
本题是滑轮组的基础计算题型，核心考点是不计绳重摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系，解题的关键是准确数出两个滑轮组的承担物重的绳子段数，利用拉力相等的条件联立二元一次方程即可求解，学生容易出错的点是误判甲、乙装置的绳子段数。
【难度系数】
0.7
解题时首先要明确不计绳重和摩擦时，滑轮组的拉力公式为$F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$，其中n是承担动滑轮和物重的绳子段数。第一步先分别判断甲、乙两个滑轮组的n值：观察甲图，直接连在动滑轮上的绳子有3段，即$n_甲=3$；观察乙图，直接连在动滑轮上的绳子有2段，即$n_乙=2$。题目给出两个装置的拉力F相等，动滑轮完全相同所以$G_{动}$也相等，我们就可以分别代入拉力公式得到两个等式，联立两个等式先求出拉力F的大小，再代入任意一个等式就能算出动滑轮的重力了。
【解析】
1. 判断绳子段数：
甲滑轮组承担物重的绳子段数$n_甲=3$，乙滑轮组承担物重的绳子段数$n_乙=2$。
2. 代入不计绳重和摩擦的滑轮组拉力公式：
对甲装置：$F=\frac{1}{n_甲}(G_1+G_{动})$，整理得：$G_{动}=3F - G_1$ ①
对乙装置：$F=\frac{1}{n_乙}(G_2+G_{动})$，整理得：$G_{动}=2F - G_2$ ②
3. 联立方程求解：
由于动滑轮重力相等，所以①=②，即：
$3F - G_1 = 2F - G_2$
代入已知$G_1=56\mathrm{N}$，$G_2=36\mathrm{N}$，可得：
$F=G_1 - G_2=56\mathrm{N}-36\mathrm{N}=20\mathrm{N}$
将$F=20\mathrm{N}$代入①式，得：
$G_{动}=3×20\mathrm{N} - 56\mathrm{N}=4\mathrm{N}$
【答案】
B
【知识点】
滑轮组拉力计算，绳子段数判断
【点评】
本题是滑轮组的基础计算题型，核心考点是不计绳重摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系，解题的关键是准确数出两个滑轮组的承担物重的绳子段数，利用拉力相等的条件联立二元一次方程即可求解，学生容易出错的点是误判甲、乙装置的绳子段数。
【难度系数】
0.7
14.(2024·滨海县二模)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,如图为输电线的牵引装置,钢绳通过滑轮组挂多个相同的坠砣,其中定滑轮的作用是
改变力的方向
,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,若要使输电线A端受到的拉力大小为$1×10^{4}\mathrm{N}$,则坠砣受到的总重力为5000
N,若某段时间内输电线A端向右移动了10cm,则坠砣上升了0.2
m.(不考虑钢绳的热胀冷缩)答案
14. 改变力的方向 5000 0.2
解析
【分析】
首先先识别图中的滑轮：左侧固定在支架上的滑轮是定滑轮，根据定滑轮的工作特点，它不省力，但可以改变力的方向。接下来分析右侧的滑轮，它的轴和输电线A端相连，属于动滑轮，观察绕线可以发现，有2段钢绳拉着这个动滑轮，不计滑轮、钢绳自重及摩擦时，输电线A端的拉力等于2段钢绳的拉力之和，而每段钢绳的拉力大小等于坠砣的总重力，因此可以推导得出坠砣总重力和A端拉力的关系。最后分析移动距离的关系：当输电线A端向右移动s的距离时，拉着动滑轮的两段钢绳都需要同步缩短s，因此坠砣上升的总距离是2倍的A端移动距离，代入数值换算单位即可得到结果。
【解析】
1. 定滑轮的作用：定滑轮的轴固定不动，不省力也不费力，核心作用是改变力的方向。
2. 计算坠砣总重力：由图可知，承担输电线A端拉力的绳子段数n=2，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，满足$F_A=2G$，代入数据可得坠砣总重力：
$G=\frac{F_A}{2}=\frac{1×10^4\mathrm{N}}{2}=5000\mathrm{N}$。
3. 计算坠砣上升的距离：先统一单位，输电线A端移动的距离$s_A=10\mathrm{cm}=0.1\mathrm{m}$，该动滑轮绳端移动距离（坠砣上升距离）满足$h=2s_A$，代入得：
$h=2×0.1\mathrm{m}=0.2\mathrm{m}$。
【答案】
改变力的方向；5000；0.2
【知识点】
定滑轮的特点；动滑轮的计算
【点评】
本题结合高铁输电线的实际牵引装置考察滑轮的应用，易错点是容易混淆该动滑轮的受力关系，误将坠砣重力算为输电线拉力的2倍，解题时要注意：该动滑轮的拉力作用在轴上，属于费力但省距离的特殊使用方式，轴上的拉力是绳端拉力的2倍，绳端移动距离是轴移动距离的2倍。
【难度系数】
0.6
首先先识别图中的滑轮：左侧固定在支架上的滑轮是定滑轮，根据定滑轮的工作特点，它不省力，但可以改变力的方向。接下来分析右侧的滑轮，它的轴和输电线A端相连，属于动滑轮，观察绕线可以发现，有2段钢绳拉着这个动滑轮，不计滑轮、钢绳自重及摩擦时，输电线A端的拉力等于2段钢绳的拉力之和，而每段钢绳的拉力大小等于坠砣的总重力，因此可以推导得出坠砣总重力和A端拉力的关系。最后分析移动距离的关系：当输电线A端向右移动s的距离时，拉着动滑轮的两段钢绳都需要同步缩短s，因此坠砣上升的总距离是2倍的A端移动距离，代入数值换算单位即可得到结果。
【解析】
1. 定滑轮的作用：定滑轮的轴固定不动，不省力也不费力，核心作用是改变力的方向。
2. 计算坠砣总重力：由图可知，承担输电线A端拉力的绳子段数n=2，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，满足$F_A=2G$，代入数据可得坠砣总重力：
$G=\frac{F_A}{2}=\frac{1×10^4\mathrm{N}}{2}=5000\mathrm{N}$。
3. 计算坠砣上升的距离：先统一单位，输电线A端移动的距离$s_A=10\mathrm{cm}=0.1\mathrm{m}$，该动滑轮绳端移动距离（坠砣上升距离）满足$h=2s_A$，代入得：
$h=2×0.1\mathrm{m}=0.2\mathrm{m}$。
【答案】
改变力的方向；5000；0.2
【知识点】
定滑轮的特点；动滑轮的计算
【点评】
本题结合高铁输电线的实际牵引装置考察滑轮的应用，易错点是容易混淆该动滑轮的受力关系，误将坠砣重力算为输电线拉力的2倍，解题时要注意：该动滑轮的拉力作用在轴上，属于费力但省距离的特殊使用方式，轴上的拉力是绳端拉力的2倍，绳端移动距离是轴移动距离的2倍。
【难度系数】
0.6
