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10. 使用一个动滑轮匀速提升一个物体时,若分别沿如图所示的方向用力 $F_1$、$F_2$ 和 $F_3$ 提升物体,则这三个力的大小关系是（
A.$F_1=F_2=F_3$
B.$F_3＞F_2＞F_1$
C.$F_1＞F_2＞F_3$
D.$F_2＞F_3＞F_1$
B
）A.$F_1=F_2=F_3$
B.$F_3＞F_2＞F_1$
C.$F_1＞F_2＞F_3$
D.$F_2＞F_3＞F_1$
答案
10. B 解析:动滑轮可看作一个杠杆,左侧的绳子与动滑轮接触的点为支点,各力臂如答图所示,可知$F_1$、$F_2$、$F_3$的力臂的大小关系为$l_1＞l_2＞l_3$;由杠杆平衡条件可知,当阻力与阻力臂的乘积一定时,动力臂越大,动力越小,故三个力的大小关系为$F_1＜F_2＜F_3$.B正确.
解析
【分析】
我们可以将动滑轮等效为杠杆来完成分析：首先确定该杠杆的支点，动滑轮左侧与固定悬挂的绳子的接触点就是支点；接下来分别画出三个拉力$F_1$、$F_2$、$F_3$对应的动力臂，也就是支点到各拉力作用线的垂直距离，对比得到三个动力臂的长度关系；最后结合杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂的乘积固定时，动力臂越短动力越大，就能推导出三个拉力的大小关系。
【解析】
1. 动滑轮的实质是省力杠杆，本题中动滑轮左侧和固定绳的接触点为杠杆的支点。
2. 分别作出三个拉力对应的动力臂，可得动力臂的大小关系为$l_1＞l_2＞l_3$。
3. 匀速提升物体时，阻力为物体与动滑轮的总重力，阻力臂等于动滑轮的半径，因此阻力与阻力臂的乘积为定值。根据杠杆平衡条件$F_动 l_动=F_阻 l_阻$，动力臂越小，对应的动力越大，因此三个力的大小关系为$F_3＞F_2＞F_1$，选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
动滑轮的实质，杠杆平衡条件
【点评】
本题纠正了很多同学“动滑轮任何情况下都省一半力”的错误认知，明确只有竖直向上拉动动滑轮时，动力臂才等于滑轮直径、达到最大，此时拉力最小，斜向拉动时动力臂会减小，拉力随之增大，能加深对动滑轮省力特点的本质理解。
【难度系数】
0.6
我们可以将动滑轮等效为杠杆来完成分析：首先确定该杠杆的支点，动滑轮左侧与固定悬挂的绳子的接触点就是支点；接下来分别画出三个拉力$F_1$、$F_2$、$F_3$对应的动力臂，也就是支点到各拉力作用线的垂直距离，对比得到三个动力臂的长度关系；最后结合杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂的乘积固定时，动力臂越短动力越大，就能推导出三个拉力的大小关系。
【解析】
1. 动滑轮的实质是省力杠杆，本题中动滑轮左侧和固定绳的接触点为杠杆的支点。
2. 分别作出三个拉力对应的动力臂，可得动力臂的大小关系为$l_1＞l_2＞l_3$。
3. 匀速提升物体时，阻力为物体与动滑轮的总重力，阻力臂等于动滑轮的半径，因此阻力与阻力臂的乘积为定值。根据杠杆平衡条件$F_动 l_动=F_阻 l_阻$，动力臂越小，对应的动力越大，因此三个力的大小关系为$F_3＞F_2＞F_1$，选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
动滑轮的实质，杠杆平衡条件
【点评】
本题纠正了很多同学“动滑轮任何情况下都省一半力”的错误认知，明确只有竖直向上拉动动滑轮时，动力臂才等于滑轮直径、达到最大，此时拉力最小，斜向拉动时动力臂会减小，拉力随之增大，能加深对动滑轮省力特点的本质理解。
【难度系数】
0.6
11. 根据如图甲、乙所示的实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论.小敏想只通过一次实验既得出结论,又直接测出钩码的重力大小,于是多用了一个相同的弹簧测力计(弹簧测力计重力不能忽略,绳重和摩擦不计).下列四套装置中,能满足要求的是 （
D
）答案
11. D 解析:选项A、C中,左边弹簧测力计倒置使用,钩码挂在拉环上,所以此时左边弹簧测力计的示数等于弹簧测力计自身的重力与钩码的重力之和,则不能直接测出钩码的重力大小,A、C不符合题意;选项B中,钩码挂在左边弹簧测力计的挂钩上(即左边弹簧测力计正常使用),所以能直接测出钩码的重力大小,右边弹簧测力计倒置使用,所以此时右边弹簧测力计的示数等于左边弹簧测力计的重力与钩码重力之和,而左边弹簧测力计的示数等于钩码的重力,所以两边弹簧测力计的示数不相等,不能得出正确结论,B不符合题意;选项D中,左、右两边的弹簧测力计均正放使用,设两边弹簧测力计的重力均为$G$,钩码的重力为$G_1$,则滑轮上绳子的拉力$F=G_1+G$,左边弹簧测力计的示数$F_左=G_1$,手拉右边弹簧测力计的挂钩,由力的平衡条件可得,右边弹簧测力计的示数(即弹簧测力计受到的向下的拉力)$F_右=F-G=G_1+G-G=G_1$,所以$F_左=F_右=G_1$,能得出正确结论,D符合题意.
解析
【分析】
我们要明确本题的两个核心要求：一是仅通过一次实验直接测出钩码的重力，二是同时验证定滑轮不能省力，且题目明确弹簧测力计自身重力不可忽略、绳重和摩擦不计。解题时可以分两步逐一排查选项：第一步先判断装置中是否有弹簧测力计能直接测出钩码重力——弹簧测力计正常正放使用、将钩码挂在其挂钩端时，示数才等于钩码重力，若钩码挂在测力计的吊环端，示数会等于钩码重力加测力计自身重力，无法直接得到钩码重力；第二步再判断另一侧的弹簧测力计测得的绳子拉力是否和钩码重力相等，这样才能对比得出定滑轮不省力的结论，不符合上述两个条件的选项直接排除即可。
【解析】
我们逐个对四个选项分析：
1. 分析A、C选项：两个装置中左侧弹簧测力计都是倒置使用，钩码挂在测力计的吊环位置，此时弹簧测力计的示数等于自身重力与钩码重力之和，无法直接测得钩码的重力，不满足实验要求，因此A、C错误。
2. 分析B选项：左侧弹簧测力计正放，钩码挂在挂钩上，确实可以直接测出钩码重力；但右侧弹簧测力计倒置使用，此时右侧测力计的示数等于左侧弹簧测力计的重力加上钩码的重力，大于左侧测得的钩码重力，两个示数不相等，无法得出定滑轮不省力的结论，因此B错误。
3. 分析D选项：左右两侧弹簧测力计均正放使用，设单个弹簧测力计自重为G，钩码重力为G₁：
左侧弹簧测力计挂钩直接挂住钩码，因此其示数F左=G₁，直接测出了钩码的重力；
定滑轮上的绳子拉力F等于钩码重力加左侧弹簧测力计自重，即F=G₁+G；
右侧弹簧测力计挂钩被手拉动，其测得的示数是弹簧受到的向下的拉力，由力的平衡可得F右=F-G = G₁+G - G = G₁；
因此F左=F右=G₁，既直接测出了钩码重力，又能通过两个示数相等得到定滑轮不省力的结论，完全满足实验要求，因此D正确。
【答案】D
【知识点】定滑轮的特点；弹簧测力计的使用；力的平衡
【点评】本题是定滑轮实验的变式创新题，易错点是忽略弹簧测力计自身重力对示数的影响，很多同学会默认弹簧测力计倒置使用时示数就等于绳子拉力，没有对测力计做受力分析就误选其他选项，解题时要紧扣“直接测钩码重力”和“验证定滑轮不省力”两个核心要求逐一排查，结合受力分析就能得到正确结果。
【难度系数】0.3
我们要明确本题的两个核心要求：一是仅通过一次实验直接测出钩码的重力，二是同时验证定滑轮不能省力，且题目明确弹簧测力计自身重力不可忽略、绳重和摩擦不计。解题时可以分两步逐一排查选项：第一步先判断装置中是否有弹簧测力计能直接测出钩码重力——弹簧测力计正常正放使用、将钩码挂在其挂钩端时，示数才等于钩码重力，若钩码挂在测力计的吊环端，示数会等于钩码重力加测力计自身重力，无法直接得到钩码重力；第二步再判断另一侧的弹簧测力计测得的绳子拉力是否和钩码重力相等，这样才能对比得出定滑轮不省力的结论，不符合上述两个条件的选项直接排除即可。
【解析】
我们逐个对四个选项分析：
1. 分析A、C选项：两个装置中左侧弹簧测力计都是倒置使用，钩码挂在测力计的吊环位置，此时弹簧测力计的示数等于自身重力与钩码重力之和，无法直接测得钩码的重力，不满足实验要求，因此A、C错误。
2. 分析B选项：左侧弹簧测力计正放，钩码挂在挂钩上，确实可以直接测出钩码重力；但右侧弹簧测力计倒置使用，此时右侧测力计的示数等于左侧弹簧测力计的重力加上钩码的重力，大于左侧测得的钩码重力，两个示数不相等，无法得出定滑轮不省力的结论，因此B错误。
3. 分析D选项：左右两侧弹簧测力计均正放使用，设单个弹簧测力计自重为G，钩码重力为G₁：
左侧弹簧测力计挂钩直接挂住钩码，因此其示数F左=G₁，直接测出了钩码的重力；
定滑轮上的绳子拉力F等于钩码重力加左侧弹簧测力计自重，即F=G₁+G；
右侧弹簧测力计挂钩被手拉动，其测得的示数是弹簧受到的向下的拉力，由力的平衡可得F右=F-G = G₁+G - G = G₁；
因此F左=F右=G₁，既直接测出了钩码重力，又能通过两个示数相等得到定滑轮不省力的结论，完全满足实验要求，因此D正确。
【答案】D
【知识点】定滑轮的特点；弹簧测力计的使用；力的平衡
【点评】本题是定滑轮实验的变式创新题，易错点是忽略弹簧测力计自身重力对示数的影响，很多同学会默认弹簧测力计倒置使用时示数就等于绳子拉力，没有对测力计做受力分析就误选其他选项，解题时要紧扣“直接测钩码重力”和“验证定滑轮不省力”两个核心要求逐一排查，结合受力分析就能得到正确结果。
【难度系数】0.3
12. 一辆小汽车陷进了泥潭，司机按如图甲、乙两种方式安装滑轮，均能将小汽车从泥潭中拉出.图甲中的滑轮是
定
滑轮，图乙中滑轮的作用是省力
. 如果按图乙方式拉，绳自由端移动了 0.5 m，那么小汽车被拉动了0.25
m.答案
12. 定 省力 0.25 解析:题图甲中使用的是定滑轮,不省力,但能改变力的方向;题图乙中使用的是动滑轮,可以省力,但费距离;按题图乙方式拉,绳自由端移动了0.5 m,那么小汽车被拉动了$\frac{1}{2}×0.5\ \mathrm{m}=0.25\ \mathrm{m}$.
解析
【分析】
我们可以按照滑轮的判断规则逐步解题：首先根据滑轮的轴是否随被拉物体运动，区分定滑轮和动滑轮：轴位置固定不动的是定滑轮，轴随物体一起运动的是动滑轮。先观察甲图，滑轮的轴不会随汽车移动，属于定滑轮；再观察乙图，滑轮的轴和汽车相连、随汽车同步运动，属于动滑轮，结合动滑轮的特点可知它的作用。最后根据动滑轮“费一倍距离”的规律，已知绳自由端移动距离，就能反推出小汽车被拉动的距离。
【解析】
1. 识别甲的滑轮类型：图甲中滑轮的轴位置固定，不随汽车发生移动，符合定滑轮的定义，因此甲的滑轮是定滑轮。
2. 分析乙中滑轮的作用：图乙的滑轮轴与汽车固定，随汽车一起运动，属于动滑轮，动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，作用是省力。
3. 计算小汽车移动距离：乙图中共有2段绳子拉动汽车，绳自由端移动的距离是汽车移动距离的2倍，因此小汽车被拉动的距离：
$s_{\mathrm{车}}=\frac{1}{2}s_{\mathrm{绳}}=\frac{1}{2}×0.5\ \mathrm{m}=0.25\ \mathrm{m}$
【答案】
定；省力；0.25
【知识点】
定滑轮识别，动滑轮特点，滑轮距离计算
【点评】
本题结合生活场景考查定、动滑轮的基础性质，难度较低，易错点是部分同学会混淆该类动滑轮的距离倍数关系，要注意本题中拉力作用在绳端、阻力作用在轴上，绳端移动距离始终是物体移动距离的2倍。
【难度系数】
0.7
我们可以按照滑轮的判断规则逐步解题：首先根据滑轮的轴是否随被拉物体运动，区分定滑轮和动滑轮：轴位置固定不动的是定滑轮，轴随物体一起运动的是动滑轮。先观察甲图，滑轮的轴不会随汽车移动，属于定滑轮；再观察乙图，滑轮的轴和汽车相连、随汽车同步运动，属于动滑轮，结合动滑轮的特点可知它的作用。最后根据动滑轮“费一倍距离”的规律，已知绳自由端移动距离，就能反推出小汽车被拉动的距离。
【解析】
1. 识别甲的滑轮类型：图甲中滑轮的轴位置固定，不随汽车发生移动，符合定滑轮的定义，因此甲的滑轮是定滑轮。
2. 分析乙中滑轮的作用：图乙的滑轮轴与汽车固定，随汽车一起运动，属于动滑轮，动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，作用是省力。
3. 计算小汽车移动距离：乙图中共有2段绳子拉动汽车，绳自由端移动的距离是汽车移动距离的2倍，因此小汽车被拉动的距离：
$s_{\mathrm{车}}=\frac{1}{2}s_{\mathrm{绳}}=\frac{1}{2}×0.5\ \mathrm{m}=0.25\ \mathrm{m}$
【答案】
定；省力；0.25
【知识点】
定滑轮识别，动滑轮特点，滑轮距离计算
【点评】
本题结合生活场景考查定、动滑轮的基础性质，难度较低，易错点是部分同学会混淆该类动滑轮的距离倍数关系，要注意本题中拉力作用在绳端、阻力作用在轴上，绳端移动距离始终是物体移动距离的2倍。
【难度系数】
0.7
13. 如图所示,一位体重为 600 N 的学生利用定滑轮提起重 200 N 的物体.定滑轮本质上是一个
等臂
(选填“等臂”“省力”或“费力”)杠杆,该学生利用此装置能提起的物体的最大重力为600
N. 不计绳重和摩擦,当他向右行走时,物体匀速上升,作用在绳子上的拉力F将不变
(选填“变大”“变小”或“不变”).答案
13. 等臂 600 不变 解析:定滑轮不省力,也不费力,但可以改变力的方向,定滑轮本质上是一个等臂杠杆;该学生利用此装置能提起的物体的最大重力等于自身的重力,为600 N;该学生向右行走时,拉力的方向改变,不计绳重和滑轮摩擦,则拉力的大小不变,始终等于物体的重力.
解析
【分析】
我们可以分三步梳理这道题的解题思路：第一步回忆定滑轮的杠杆属性，定滑轮的支点在轮的中心轴处，动力臂和阻力臂的长度都等于滑轮的半径，动力臂等于阻力臂，由此就能判断它的杠杆类型。第二步分析学生能提起的最大物重：学生站在地面上拉绳子时，绳子对学生有向上的反作用力，当拉力超过学生自身体重时，学生就会被绳子向上拉起脱离地面，因此学生能施加的最大拉力等于自身重力，而定滑轮不省力，就能得到最大物重的数值。第三步判断向右行走时拉力的变化：物体匀速上升说明受力平衡，不计绳重和摩擦的前提下，拉力始终和物体重力相等，和绳子的倾斜角度没有关系，因此拉力大小不会改变。
【解析】
1. 定滑轮的支点为滑轮轴心，动力臂、阻力臂均等于滑轮的半径，动力臂与阻力臂长度相等，因此定滑轮本质是等臂杠杆。
2. 学生体重为600N，他对绳子能施加的最大拉力不能超过自身重力，否则自身会被绳子拉起，而定滑轮不省力，因此能提起的物体的最大重力等于学生的最大拉力，即600N。
3. 不计绳重和摩擦，物体匀速上升时处于平衡状态，绳子拉力始终等于物体的重力，和绳子的倾斜角度无关，因此学生向右行走时，作用在绳子上的拉力F保持不变。
【答案】
等臂；600；不变
【知识点】
定滑轮特点，二力平衡
【点评】
本题属于定滑轮基础性质的常规考察，易错点是容易误判绳子倾斜后拉力会变大，解题时要明确定滑轮不省力的核心特点，只要物重不变、不计摩擦，拉力大小就始终等于物重，同时要注意人站在地面拉绳时最大拉力不超过自身体重这个隐含条件。
【难度系数】
0.8
我们可以分三步梳理这道题的解题思路：第一步回忆定滑轮的杠杆属性，定滑轮的支点在轮的中心轴处，动力臂和阻力臂的长度都等于滑轮的半径，动力臂等于阻力臂，由此就能判断它的杠杆类型。第二步分析学生能提起的最大物重：学生站在地面上拉绳子时，绳子对学生有向上的反作用力，当拉力超过学生自身体重时，学生就会被绳子向上拉起脱离地面，因此学生能施加的最大拉力等于自身重力，而定滑轮不省力，就能得到最大物重的数值。第三步判断向右行走时拉力的变化：物体匀速上升说明受力平衡，不计绳重和摩擦的前提下，拉力始终和物体重力相等，和绳子的倾斜角度没有关系，因此拉力大小不会改变。
【解析】
1. 定滑轮的支点为滑轮轴心，动力臂、阻力臂均等于滑轮的半径，动力臂与阻力臂长度相等，因此定滑轮本质是等臂杠杆。
2. 学生体重为600N，他对绳子能施加的最大拉力不能超过自身重力，否则自身会被绳子拉起，而定滑轮不省力，因此能提起的物体的最大重力等于学生的最大拉力，即600N。
3. 不计绳重和摩擦，物体匀速上升时处于平衡状态，绳子拉力始终等于物体的重力，和绳子的倾斜角度无关，因此学生向右行走时，作用在绳子上的拉力F保持不变。
【答案】
等臂；600；不变
【知识点】
定滑轮特点，二力平衡
【点评】
本题属于定滑轮基础性质的常规考察，易错点是容易误判绳子倾斜后拉力会变大，解题时要明确定滑轮不省力的核心特点，只要物重不变、不计摩擦，拉力大小就始终等于物重，同时要注意人站在地面拉绳时最大拉力不超过自身体重这个隐含条件。
【难度系数】
0.8
14. 如图所示,物体 A 的质量为 2 kg,在拉力 F 的作用下沿水平方向做匀速直线运动,运动速度为 2 cm/s,弹簧测力计示数为 5 N,则拉力 F 为
5
N,物体 A 受到地面的摩擦力为10
N,绳端运动的速度为4
cm/s.(不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)答案
14. 5 10 4 解析:题图中的滑轮为动滑轮,弹簧测力计示数为5 N,说明绳子自由端的拉力$F=5\ \mathrm{N}$;不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦,物体沿水平方向做匀速直线运动,所以物体A受到地面的摩擦力$f=2F=2×5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$;绳子自由端移动的速度是物体运动速度的2倍,则$v_{拉}=2v_{物}=2×2\ \mathrm{cm/s}=4\ \mathrm{cm/s}$.
解析
【分析】
解题时首先要先识别图中滑轮的类型，注意该动滑轮的使用方式和常规拉动方式的区别：第一步，弹簧测力计直接测量绳子的拉力，同一根绳子拉力处处相等，因此可以直接得到拉力F的大小；第二步，对动滑轮和物体A分别做水平方向的受力分析，物体A匀速直线运动时水平方向二力平衡，结合动滑轮由两段绳子提供拉力的特点，就能算出摩擦力的大小；第三步，根据该动滑轮的运动特点，明确绳端移动速度和物体移动速度的倍数关系，代入已知的物体运动速度就能算出绳端速度。
【解析】
1. 计算拉力F：弹簧测力计的示数为5N，由于同一根绳子上的拉力大小处处相等，因此拉力F等于弹簧测力计的示数，即$F=5\ \mathrm{N}$。
2. 计算物体A受到的摩擦力：图中滑轮为动滑轮，动滑轮的轴与物体A相连，不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦，动滑轮对物体A的拉力等于两段绳子的拉力之和，即$F_{\mathrm{拉}}=2F$。物体A沿水平方向做匀速直线运动，水平方向受力平衡，地面对物体A的摩擦力与动滑轮对A的拉力大小相等，因此$f=F_{\mathrm{拉}}=2F=2×5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$。
3. 计算绳端运动的速度：该动滑轮中，绳端（拉力F的作用端）移动的距离是物体A移动距离的2倍，因此绳端运动的速度是物体A运动速度的2倍，可得$v_{\mathrm{绳}}=2v_A=2×2\ \mathrm{cm/s}=4\ \mathrm{cm/s}$。
【答案】
5；10；4
【知识点】
动滑轮特点，二力平衡，速度计算
【点评】
本题考查非常规使用的动滑轮，容易和常规“省一半力、费一倍距离”的动滑轮结论混淆，解题的关键是明确动滑轮的轴随物体A运动，通过受力分析判断力的倍数关系，再对应推导速度的倍数关系，避免直接套用常规动滑轮的结论出错。
【难度系数】
0.6
解题时首先要先识别图中滑轮的类型，注意该动滑轮的使用方式和常规拉动方式的区别：第一步，弹簧测力计直接测量绳子的拉力，同一根绳子拉力处处相等，因此可以直接得到拉力F的大小；第二步，对动滑轮和物体A分别做水平方向的受力分析，物体A匀速直线运动时水平方向二力平衡，结合动滑轮由两段绳子提供拉力的特点，就能算出摩擦力的大小；第三步，根据该动滑轮的运动特点，明确绳端移动速度和物体移动速度的倍数关系，代入已知的物体运动速度就能算出绳端速度。
【解析】
1. 计算拉力F：弹簧测力计的示数为5N，由于同一根绳子上的拉力大小处处相等，因此拉力F等于弹簧测力计的示数，即$F=5\ \mathrm{N}$。
2. 计算物体A受到的摩擦力：图中滑轮为动滑轮，动滑轮的轴与物体A相连，不计绳重、滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦，动滑轮对物体A的拉力等于两段绳子的拉力之和，即$F_{\mathrm{拉}}=2F$。物体A沿水平方向做匀速直线运动，水平方向受力平衡，地面对物体A的摩擦力与动滑轮对A的拉力大小相等，因此$f=F_{\mathrm{拉}}=2F=2×5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$。
3. 计算绳端运动的速度：该动滑轮中，绳端（拉力F的作用端）移动的距离是物体A移动距离的2倍，因此绳端运动的速度是物体A运动速度的2倍，可得$v_{\mathrm{绳}}=2v_A=2×2\ \mathrm{cm/s}=4\ \mathrm{cm/s}$。
【答案】
5；10；4
【知识点】
动滑轮特点，二力平衡，速度计算
【点评】
本题考查非常规使用的动滑轮，容易和常规“省一半力、费一倍距离”的动滑轮结论混淆，解题的关键是明确动滑轮的轴随物体A运动，通过受力分析判断力的倍数关系，再对应推导速度的倍数关系，避免直接套用常规动滑轮的结论出错。
【难度系数】
0.6
