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15. (2024·湖北)如图所示为汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”的画面,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
不能
(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$F_1+F_2$
;鼎在水中上升的过程中,其底部所受水的压强减小
(选填“增大”“减小”或“不变”).答案
15. 不能 $F_1+F_2$ 减小 解析:题图中的这两个滑轮都是定滑轮,不能起到省力的作用,但是能改变力的方向;鼎受到两个竖直向上的拉力,所以鼎受到的拉力之和为$F_1+F_2$;鼎在水中上升的过程中,在水中的深度减小,其底部所受水的压强减小.
解析
【分析】
我们可以分三步来思考这道题：第一步先判断滑轮类型，图里两个滑轮的转轴是固定不动的，属于定滑轮，回忆定滑轮的工作特点，就能判断它是否省力；第二步对鼎做受力分析，两个拉力都是竖直向上作用在鼎上，同方向的力直接相加就能得到总拉力；第三步结合液体压强的规律分析，鼎上升时它底部在水中的深度不断变小，根据p=ρgh的规律就能判断压强的变化。
【解析】
1. 图中的滑轮轴的位置固定不变，属于定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不具备省力的作用，仅可以改变力的方向，因此第一空填“不能”；
2. 作用在鼎上的两个拉力F₁、F₂方向均为竖直向上，方向相同，因此鼎受到的拉力之和为两个力的和，即F₁+F₂；
3. 鼎在水中上升的过程中，鼎底部距离水面的深度h不断减小，根据液体压强公式p=ρ水gh，水的密度ρ水不变，h减小时，鼎底部所受水的压强会减小。
【答案】
不能；$F_1+F_2$；减小
【知识点】
定滑轮特点，力的合成，液体压强规律
【点评】
本题结合汉代历史场景考察力学基础知识点，命题新颖但考点常规，需要学生准确区分定滑轮和动滑轮的特性，掌握同方向力的合成规则，理解液体压强随深度的变化规律，属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.85
我们可以分三步来思考这道题：第一步先判断滑轮类型，图里两个滑轮的转轴是固定不动的，属于定滑轮，回忆定滑轮的工作特点，就能判断它是否省力；第二步对鼎做受力分析，两个拉力都是竖直向上作用在鼎上，同方向的力直接相加就能得到总拉力；第三步结合液体压强的规律分析，鼎上升时它底部在水中的深度不断变小，根据p=ρgh的规律就能判断压强的变化。
【解析】
1. 图中的滑轮轴的位置固定不变，属于定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，不具备省力的作用，仅可以改变力的方向，因此第一空填“不能”；
2. 作用在鼎上的两个拉力F₁、F₂方向均为竖直向上，方向相同，因此鼎受到的拉力之和为两个力的和，即F₁+F₂；
3. 鼎在水中上升的过程中，鼎底部距离水面的深度h不断减小，根据液体压强公式p=ρ水gh，水的密度ρ水不变，h减小时，鼎底部所受水的压强会减小。
【答案】
不能；$F_1+F_2$；减小
【知识点】
定滑轮特点，力的合成，液体压强规律
【点评】
本题结合汉代历史场景考察力学基础知识点，命题新颖但考点常规，需要学生准确区分定滑轮和动滑轮的特性，掌握同方向力的合成规则，理解液体压强随深度的变化规律，属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.85
16. 用滑轮匀速提起物体. 请分别在图甲、乙中, 画出滑轮的动力 $F_{1}$、阻力 $F_{2}$、动力臂 $l_{1}$、阻力臂 $l_{2}$.(O点表示支点)
答案
16. 如图所示
解析:题图(a)中动力$F_1$为绳子的拉力,方向竖直向上,阻力$F_2$为动滑轮和物体的总重力,方向竖直向下,从支点O分别向动力作用线和阻力作用线作垂线段,即为动力臂$l_1$和阻力臂$l_2$;题图(b)中动力$F_1$为绳子的拉力,方向竖直向下,阻力$F_2$为物体的重力,方向竖直向下,从支点O分别向动力作用线和阻力作用线作垂线段,即为动力臂$l_1$和阻力臂$l_2$.解析
【分析】
解题时首先要明确甲乙两个滑轮的支点位置：甲是动滑轮，支点O在滑轮左侧与固定绳接触的边缘处，乙是定滑轮，支点O在滑轮的中心轴处。第一步先确定动力和阻力：甲图中动力是右侧绳子向上的拉力，阻力是滑轮轴下方悬挂的物体和滑轮总重力产生的向下的拉力；乙图中动力是右侧绳子向下的拉力，阻力是左侧悬挂物体的重力产生的向下的拉力。第二步按照力臂的定义，从支点分别向两个力的作用线作垂线段，标注垂直符号和对应的力臂符号即可完成作图。
【解析】
1. 图甲作图步骤：
① 沿右侧绳子向上画出动力$F_1$，表示绳子对滑轮竖直向上的拉力；沿滑轮中心的轴竖直向下画出阻力$F_2$，表示物体和动滑轮总重力对滑轮向下的拉力。
② 以左侧边缘的O点为支点，分别向$F_1$、$F_2$的作用线作垂线段，标注垂直符号，两条垂线段依次为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
2. 图乙作图步骤：
① 沿右侧绳子向下画出动力$F_1$，表示绳子对滑轮竖直向下的拉力；沿左侧绳子竖直向下画出阻力$F_2$，表示物体重力对滑轮向下的拉力。
② 以滑轮中心的O点为支点，分别向$F_1$、$F_2$的作用线作垂线段，标注垂直符号，两条垂线段依次为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
【答案】
【知识点】
动滑轮实质，定滑轮实质，力臂作图
【点评】
本题的易错点是甲图动滑轮的支点位置，不少同学会误将动滑轮的支点选在中心轴处，导致动力臂、阻力臂绘制错误，作图时要注意力臂是支点到力的作用线的垂线段，必须标注垂直符号，清晰标注所有力和力臂的对应符号。
【难度系数】
0.4
解题时首先要明确甲乙两个滑轮的支点位置：甲是动滑轮，支点O在滑轮左侧与固定绳接触的边缘处，乙是定滑轮，支点O在滑轮的中心轴处。第一步先确定动力和阻力：甲图中动力是右侧绳子向上的拉力，阻力是滑轮轴下方悬挂的物体和滑轮总重力产生的向下的拉力；乙图中动力是右侧绳子向下的拉力，阻力是左侧悬挂物体的重力产生的向下的拉力。第二步按照力臂的定义，从支点分别向两个力的作用线作垂线段，标注垂直符号和对应的力臂符号即可完成作图。
【解析】
1. 图甲作图步骤：
① 沿右侧绳子向上画出动力$F_1$，表示绳子对滑轮竖直向上的拉力；沿滑轮中心的轴竖直向下画出阻力$F_2$，表示物体和动滑轮总重力对滑轮向下的拉力。
② 以左侧边缘的O点为支点，分别向$F_1$、$F_2$的作用线作垂线段，标注垂直符号，两条垂线段依次为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
2. 图乙作图步骤：
① 沿右侧绳子向下画出动力$F_1$，表示绳子对滑轮竖直向下的拉力；沿左侧绳子竖直向下画出阻力$F_2$，表示物体重力对滑轮向下的拉力。
② 以滑轮中心的O点为支点，分别向$F_1$、$F_2$的作用线作垂线段，标注垂直符号，两条垂线段依次为动力臂$l_1$、阻力臂$l_2$。
【答案】
【知识点】
动滑轮实质，定滑轮实质，力臂作图
【点评】
本题的易错点是甲图动滑轮的支点位置，不少同学会误将动滑轮的支点选在中心轴处，导致动力臂、阻力臂绘制错误，作图时要注意力臂是支点到力的作用线的垂线段，必须标注垂直符号，清晰标注所有力和力臂的对应符号。
【难度系数】
0.4
17. 如图所示是小海同学研究定滑轮和动滑轮特点的实验装置.
(1)在探究定滑轮工作的特点时,如图乙所示,下列操作方法正确的是 （
A. 随意拉动钩码
B. 拉着钩码保持静止
C. 匀速向上拉动钩码
(2)他按图示提起钩码时,测得的数据如上表所示.
①比较弹簧测力计示数的大小,可知使用动滑轮的好处是
②比较弹簧测力计拉力的方向,可知使用定滑轮的好处是
③把钩码升高相同的高度,比较弹簧测力计移动的距离,可知使用动滑轮
(3)在探究定滑轮工作特点时,按照图乙所示操作,觉得不方便读数,于是把弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,弹簧测力计示数会
(1)在探究定滑轮工作的特点时,如图乙所示,下列操作方法正确的是 （
C
）A. 随意拉动钩码
B. 拉着钩码保持静止
C. 匀速向上拉动钩码
(2)他按图示提起钩码时,测得的数据如上表所示.
①比较弹簧测力计示数的大小,可知使用动滑轮的好处是
省力
;②比较弹簧测力计拉力的方向,可知使用定滑轮的好处是
可以改变力的方向
;③把钩码升高相同的高度,比较弹簧测力计移动的距离,可知使用动滑轮
费距离
.(3)在探究定滑轮工作特点时,按照图乙所示操作,觉得不方便读数,于是把弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,弹簧测力计示数会
变小
(选填“变大”“变小”或“不变”),理由是弹簧测力计自身受到重力
.答案
17. (1)C (2)①省力 ②可以改变力的方向 ③费距离 (3)变小 弹簧测力计自身受到重力 解析:(1)题图乙中应让钩码保持平衡状态,即做匀速直线运动.(2)①比较弹簧测力计示数的大小,可得出使用动滑轮时拉力小于物重,即使用动滑轮时省力;②比较弹簧测力计拉力的方向,可得出使用定滑轮时可以改变力的方向;③题图乙中弹簧测力计移动的距离小于题图丙中弹簧测力计移动的距离,即使用动滑轮时费距离.(3)将弹簧测力计倒过来,即弹簧测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,弹簧测力计示数会变小,原因是弹簧测力计自身受到重力.
解析
【分析】
这道题围绕定滑轮、动滑轮特点的探究实验展开，解题时可以分小问逐步推导：
1. 第一问回忆滑轮实验的规范操作：测量拉力时需要让被拉动的钩码处于平衡状态，只有匀速直线运动时弹簧测力计的示数才等于真实拉力，排除错误操作选项即可。
2. 第二问通过对比定滑轮、动滑轮对应的拉力大小、拉力方向、自由端移动距离三个维度，分别总结动滑轮、定滑轮的优缺点：拉力更小对应省力，拉力方向不同对应可以改变力的方向，自由端移动距离更大对应费距离。
3. 第三问分析弹簧测力计倒置后的受力情况，考虑弹簧测力计自身重力对示数的影响，就能得出示数变化的结论。
【解析】
(1) 探究定滑轮工作特点时，为了保证弹簧测力计示数等于实际拉力，需要让钩码处于动态平衡状态，即匀速向上拉动钩码：A选项随意拉动钩码，拉力大小不稳定，示数测量不准；B选项拉着钩码保持静止，无法模拟滑轮正常工作的动态场景，操作不规范；C选项匀速向上拉动钩码符合实验操作要求，因此选C。
(2) ① 对比实验数据，使用动滑轮时弹簧测力计的拉力示数小于钩码的重力，因此动滑轮的好处是省力；
② 使用定滑轮时，拉力的方向与直接竖直向上提钩码的方向不同，因此定滑轮的好处是可以改变力的方向；
③ 钩码升高相同高度时，动滑轮对应的弹簧测力计移动的距离大于钩码上升的高度，因此使用动滑轮费距离。
(3) 把弹簧测力计倒过来使用时，弹簧测力计自身的重力会向下作用在弹簧上，分担了一部分绳子的拉力，因此弹簧测力计的示数会变小，原因是弹簧测力计自身受到重力。
【答案】
(1)C (2)①省力 ②可以改变力的方向 ③费距离 (3)变小 弹簧测力计自身受到重力
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；弹簧测力计使用
【点评】
本题属于滑轮探究实验的基础题型，核心考察定、动滑轮的基本特点和实验操作细节，易错点是第三问弹簧测力计倒置后的示数分析，不少同学容易忽略弹簧测力计自身重力的影响，解题时结合受力分析就能轻松判断结果。
【难度系数】
0.7
这道题围绕定滑轮、动滑轮特点的探究实验展开，解题时可以分小问逐步推导：
1. 第一问回忆滑轮实验的规范操作：测量拉力时需要让被拉动的钩码处于平衡状态，只有匀速直线运动时弹簧测力计的示数才等于真实拉力，排除错误操作选项即可。
2. 第二问通过对比定滑轮、动滑轮对应的拉力大小、拉力方向、自由端移动距离三个维度，分别总结动滑轮、定滑轮的优缺点：拉力更小对应省力，拉力方向不同对应可以改变力的方向，自由端移动距离更大对应费距离。
3. 第三问分析弹簧测力计倒置后的受力情况，考虑弹簧测力计自身重力对示数的影响，就能得出示数变化的结论。
【解析】
(1) 探究定滑轮工作特点时，为了保证弹簧测力计示数等于实际拉力，需要让钩码处于动态平衡状态，即匀速向上拉动钩码：A选项随意拉动钩码，拉力大小不稳定，示数测量不准；B选项拉着钩码保持静止，无法模拟滑轮正常工作的动态场景，操作不规范；C选项匀速向上拉动钩码符合实验操作要求，因此选C。
(2) ① 对比实验数据，使用动滑轮时弹簧测力计的拉力示数小于钩码的重力，因此动滑轮的好处是省力；
② 使用定滑轮时，拉力的方向与直接竖直向上提钩码的方向不同，因此定滑轮的好处是可以改变力的方向；
③ 钩码升高相同高度时，动滑轮对应的弹簧测力计移动的距离大于钩码上升的高度，因此使用动滑轮费距离。
(3) 把弹簧测力计倒过来使用时，弹簧测力计自身的重力会向下作用在弹簧上，分担了一部分绳子的拉力，因此弹簧测力计的示数会变小，原因是弹簧测力计自身受到重力。
【答案】
(1)C (2)①省力 ②可以改变力的方向 ③费距离 (3)变小 弹簧测力计自身受到重力
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；弹簧测力计使用
【点评】
本题属于滑轮探究实验的基础题型，核心考察定、动滑轮的基本特点和实验操作细节，易错点是第三问弹簧测力计倒置后的示数分析，不少同学容易忽略弹簧测力计自身重力的影响，解题时结合受力分析就能轻松判断结果。
【难度系数】
0.7
18. 如图所示,小明组装了两种滑轮,用来提升同一物体,物重$G_{\mathrm{物}}=200\ \mathrm{N}$,滑轮重$G_{\mathrm{滑}}=40\ \mathrm{N}$.要使物体竖直匀速提升2 m,下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)（
A.$F_{\mathrm{甲}}=220\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动4 m
B.$F_{\mathrm{甲}}=120\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动2 m
C.$F_{\mathrm{乙}}=220\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动1 m
D.$F_{\mathrm{乙}}=440\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动1 m
D
）A.$F_{\mathrm{甲}}=220\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动4 m
B.$F_{\mathrm{甲}}=120\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动2 m
C.$F_{\mathrm{乙}}=220\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动1 m
D.$F_{\mathrm{乙}}=440\ \mathrm{N}$,拉力端向上移动1 m
答案
18. D 解析:题图甲中是动滑轮,由于不计绳重和摩擦,故$F_甲=\frac{1}{2}(G_{物}+G_{滑})=\frac{1}{2}×(200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N})=120\ \mathrm{N}$,拉力端移动的距离$s=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$,A、B错误;题图乙中是倒放的动滑轮,由于不计绳重和摩擦,故$F_乙=2G_{物}+G_{滑}=2×200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N}=440\ \mathrm{N}$,拉力端移动的距离$s'=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$,C错误,D正确.
解析
【分析】
拿到这道题我们需要分别对甲、乙两个滑轮的受力和运动特点分步分析：第一步先看甲图，这是常规使用的动滑轮，拉力作用在绳端，回忆常规动滑轮的规律：不计绳重摩擦时，拉力是物重加滑轮总重的1/2，绳端移动距离是物体上升高度的2倍，算出F甲和对应移动距离后就能判断A、B选项的对错。第二步分析乙图，这个滑轮虽然也是动滑轮，但拉力作用在滑轮的轴上，不能直接套用常规动滑轮省一半力的结论，我们对滑轮做受力分析：匀速运动时滑轮受力平衡，向上的拉力等于所有向下的力之和，向下的两段绳子拉力都等于物重，再加上滑轮自身重力就能算出F乙，再结合绳子长度变化关系得到拉力端移动的距离，就能判断C、D选项的对错，最终选出正确答案。
【解析】
1. 分析甲图的常规动滑轮：
不计绳重和摩擦，常规动滑轮承担总重的绳子段数n=2，因此拉力：
$F_{\mathrm{甲}}=\frac{1}{2}(G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{滑}})=\frac{1}{2}×(200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N})=120\ \mathrm{N}$
已知物体上升高度h=2m，拉力端向上移动的距离：
$s_{\mathrm{甲}}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$
因此选项A中$F_{\mathrm{甲}}=220\ \mathrm{N}$错误，选项B中拉力端移动2m错误，A、B均排除。
2. 分析乙图的反向动滑轮：
该滑轮拉力作用在轴上，匀速运动时滑轮受力平衡，向上的拉力$F_{\mathrm{乙}}$等于向下的两段绳子的拉力与滑轮自重之和，每段绳子的拉力大小等于物重$G_{\mathrm{物}}$，因此：
$F_{\mathrm{乙}}=2G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{滑}}=2×200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N}=440\ \mathrm{N}$
当物体上升h=2m时，两侧的绳子各需要缩短1m，因此滑轮（拉力端）向上移动的距离：
$s_{\mathrm{乙}}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$
因此选项C中$F_{\mathrm{乙}}=220\ \mathrm{N}$错误，选项D的两个数值均正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮工作特点，特殊动滑轮计算，滑轮距离关系
【点评】
本题的易错点是容易直接将乙图的动滑轮按常规动滑轮省一半力的结论计算，忽略了拉力作用在动滑轮轴上时，动滑轮属于费力杠杆，拉力会变为常规情况的2倍，同时省一半距离。解题时遇到非常规摆放的滑轮，优先通过受力分析推导力和距离的关系，不要死记硬背常规结论。
【难度系数】
0.4
拿到这道题我们需要分别对甲、乙两个滑轮的受力和运动特点分步分析：第一步先看甲图，这是常规使用的动滑轮，拉力作用在绳端，回忆常规动滑轮的规律：不计绳重摩擦时，拉力是物重加滑轮总重的1/2，绳端移动距离是物体上升高度的2倍，算出F甲和对应移动距离后就能判断A、B选项的对错。第二步分析乙图，这个滑轮虽然也是动滑轮，但拉力作用在滑轮的轴上，不能直接套用常规动滑轮省一半力的结论，我们对滑轮做受力分析：匀速运动时滑轮受力平衡，向上的拉力等于所有向下的力之和，向下的两段绳子拉力都等于物重，再加上滑轮自身重力就能算出F乙，再结合绳子长度变化关系得到拉力端移动的距离，就能判断C、D选项的对错，最终选出正确答案。
【解析】
1. 分析甲图的常规动滑轮：
不计绳重和摩擦，常规动滑轮承担总重的绳子段数n=2，因此拉力：
$F_{\mathrm{甲}}=\frac{1}{2}(G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{滑}})=\frac{1}{2}×(200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N})=120\ \mathrm{N}$
已知物体上升高度h=2m，拉力端向上移动的距离：
$s_{\mathrm{甲}}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$
因此选项A中$F_{\mathrm{甲}}=220\ \mathrm{N}$错误，选项B中拉力端移动2m错误，A、B均排除。
2. 分析乙图的反向动滑轮：
该滑轮拉力作用在轴上，匀速运动时滑轮受力平衡，向上的拉力$F_{\mathrm{乙}}$等于向下的两段绳子的拉力与滑轮自重之和，每段绳子的拉力大小等于物重$G_{\mathrm{物}}$，因此：
$F_{\mathrm{乙}}=2G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{滑}}=2×200\ \mathrm{N}+40\ \mathrm{N}=440\ \mathrm{N}$
当物体上升h=2m时，两侧的绳子各需要缩短1m，因此滑轮（拉力端）向上移动的距离：
$s_{\mathrm{乙}}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$
因此选项C中$F_{\mathrm{乙}}=220\ \mathrm{N}$错误，选项D的两个数值均正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮工作特点，特殊动滑轮计算，滑轮距离关系
【点评】
本题的易错点是容易直接将乙图的动滑轮按常规动滑轮省一半力的结论计算，忽略了拉力作用在动滑轮轴上时，动滑轮属于费力杠杆，拉力会变为常规情况的2倍，同时省一半距离。解题时遇到非常规摆放的滑轮，优先通过受力分析推导力和距离的关系，不要死记硬背常规结论。
【难度系数】
0.4
