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15. ★★[泰兴期中] 在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中,小明做了4次实验,前2次分别按图甲、乙所示装置进行,后2次按图丙所示装置进行,并将测得的数据记录在表格中。
(1)分析前2次的实验数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮不能省力,但可以改变
(2)进行图丙所示的实验时,应沿
(3)用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动,拉力的大小将
(1)分析前2次的实验数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮不能省力,但可以改变
力的方向
。(2)进行图丙所示的实验时,应沿
竖直
方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现,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有重力
,如果不更换动滑轮,为了使测出的拉力接近物重的一半,请提出一条合理的建议:提升更重的物体
。(3)用图丙装置进行实验时,若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动,拉力的大小将
变大
(填“变大”“不变”或“变小”)。答案
15.(1)力的方向 (2)竖直；动滑轮有重力；提升更重的物体 (3)变大
【点拨】(3)利用图丙装置进行实验时，若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动，此时拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知，拉力的大小将变大。
【点拨】(3)利用图丙装置进行实验时，若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动，此时拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知，拉力的大小将变大。
16. [苏州姑苏区期中] 甲弹簧受2 N的拉力作用，伸长1 cm；乙弹簧受3 N的拉力作用，伸长1 cm。若把两弹簧平行悬挂，下端通过不计重力和摩擦的滑轮用细线连接（如图所示），要使滑轮下移1 cm需要的力为（
A.2.4 N
B.2.5 N
C.4.8 N
D.5.0 N
C
）A.2.4 N
B.2.5 N
C.4.8 N
D.5.0 N
答案
16.C 【点拨】图中滑轮为动滑轮，要使滑轮下移1 cm，甲、乙弹簧一共要伸长2 cm，甲弹簧受2 N的拉力作用，伸长1 cm；乙弹簧受3 N的拉力作用，伸长1 cm，甲、乙伸长相同距离，用力之比为2:3，那么如果甲、乙受力相同，伸长距离之比为3:2，使滑轮下移时，两个弹簧受力一样，$\frac{s_甲}{s_乙}=3:2$，$s_甲+s_乙=2\ \mathrm{cm}$，解得：$s_甲=\frac{6}{5}\ \mathrm{cm}$，$s_乙=\frac{4}{5}\ \mathrm{cm}$，所以甲弹簧此时弹力$F_甲=2\ \mathrm{N}×\frac{6}{5}=2.4\ \mathrm{N}$，乙弹簧此时弹力$F_乙=3\ \mathrm{N}×\frac{4}{5}=2.4\ \mathrm{N}$，所以要使滑轮下移1 cm需要的力$F=F_甲+F_乙=2.4\ \mathrm{N}+2.4\ \mathrm{N}=4.8\ \mathrm{N}$。故选C。
17. ★★★(科学思维 科学推理)如图所示被固定不动的容器,下横截面积$S_1=200\ \mathrm{cm}^2$,上横截面积$S_2=50\ \mathrm{cm}^2$,上部高60 cm,下部分较高。容器中有一活塞能在容器下部与容器壁做严实而又无摩擦地滑动,活塞重力为10 N,活塞上方有一定量的水,与一些其他机械组成如图所示的结构(细线足够长)。不计轮与轴间的摩擦及滑轮、绳子重力。
(1)当物体A挂在滑轮下方时,整个装置恰好平衡,求物体A的重力。
(2)为了使容器中的水不外溢或活塞不从下部脱落,则滑轮下方所挂物体的重力应满足什么条件?请计算说明。
(1)当物体A挂在滑轮下方时,整个装置恰好平衡,求物体A的重力。
(2)为了使容器中的水不外溢或活塞不从下部脱落,则滑轮下方所挂物体的重力应满足什么条件?请计算说明。
答案
17. 【解】(1)水的深度$h_1=40\ \mathrm{cm}+25\ \mathrm{cm}=65\ \mathrm{cm}=0.65\ \mathrm{m}$，水的压强$p_1=\rho g h_1=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.65\ \mathrm{m}=6.37×10^3\ \mathrm{Pa}$，由$p=\frac{F}{S}$得，水给活塞的压力$F_1=p_1 S_1=6.37×10^3\ \mathrm{Pa}×200×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=127.4\ \mathrm{N}$，左端给绳子的拉力$F=F_1+G_{\mathrm{活塞}}=127.4\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=137.4\ \mathrm{N}$，不计轮与轴间的摩擦及滑轮、绳子重力，则$F=\frac{1}{2}G_A$，物体A的重力$G_A=2F=2×137.4\ \mathrm{N}=274.8\ \mathrm{N}$。
(2)当容器上部的水满时，压强达到最大，此时水的深度$h_大=60\ \mathrm{cm}+\frac{40\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}+25\ \mathrm{cm}×200\ \mathrm{cm^2}-60\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}}{200\ \mathrm{cm^2}}=80\ \mathrm{cm}=0.8\ \mathrm{m}$，水的最大压强$p_大=\rho g h_大=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.8\ \mathrm{m}=7.84×10^3\ \mathrm{Pa}$，由$p=\frac{F}{S}$得，水给活塞的最大压力$F_大=p_大 S_1=7.84×10^3\ \mathrm{Pa}×200×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=156.8\ \mathrm{N}$，左端给绳子的拉力$F'=F_大+G_{\mathrm{活塞}}=156.8\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=166.8\ \mathrm{N}$，又$F'=\frac{1}{2}G_{A大}$，故物体A的最大重力$G_{A大}=2F'=2×166.8\ \mathrm{N}=333.6\ \mathrm{N}$；当容器中的水全部在下方时，压强达到最小，此时水的深度$h_小=\frac{40\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}+25\ \mathrm{cm}×200\ \mathrm{cm^2}}{200\ \mathrm{cm^2}}=35\ \mathrm{cm}=0.35\ \mathrm{m}$，水的最小压强$p_小=\rho g h_小=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.35\ \mathrm{m}=3.43×10^3\ \mathrm{Pa}$，由$p=\frac{F}{S}$得，水给活塞的最小压力$F_小=p_小 S_1=3.43×10^3\ \mathrm{Pa}×200×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=68.6\ \mathrm{N}$，左端给绳子的拉力$F''=F_小+G_{\mathrm{活塞}}=68.6\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=78.6\ \mathrm{N}$，$F''=\frac{1}{2}G_{A小}$，物体A的最小重力$G_{A小}=2F''=2×78.6\ \mathrm{N}=157.2\ \mathrm{N}$。故滑轮下方所挂物体的重力应满足的条件：$157.2\ \mathrm{N}≤ G≤333.6\ \mathrm{N}$。
(2)当容器上部的水满时，压强达到最大，此时水的深度$h_大=60\ \mathrm{cm}+\frac{40\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}+25\ \mathrm{cm}×200\ \mathrm{cm^2}-60\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}}{200\ \mathrm{cm^2}}=80\ \mathrm{cm}=0.8\ \mathrm{m}$，水的最大压强$p_大=\rho g h_大=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.8\ \mathrm{m}=7.84×10^3\ \mathrm{Pa}$，由$p=\frac{F}{S}$得，水给活塞的最大压力$F_大=p_大 S_1=7.84×10^3\ \mathrm{Pa}×200×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=156.8\ \mathrm{N}$，左端给绳子的拉力$F'=F_大+G_{\mathrm{活塞}}=156.8\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=166.8\ \mathrm{N}$，又$F'=\frac{1}{2}G_{A大}$，故物体A的最大重力$G_{A大}=2F'=2×166.8\ \mathrm{N}=333.6\ \mathrm{N}$；当容器中的水全部在下方时，压强达到最小，此时水的深度$h_小=\frac{40\ \mathrm{cm}×50\ \mathrm{cm^2}+25\ \mathrm{cm}×200\ \mathrm{cm^2}}{200\ \mathrm{cm^2}}=35\ \mathrm{cm}=0.35\ \mathrm{m}$，水的最小压强$p_小=\rho g h_小=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×9.8\ \mathrm{N/kg}×0.35\ \mathrm{m}=3.43×10^3\ \mathrm{Pa}$，由$p=\frac{F}{S}$得，水给活塞的最小压力$F_小=p_小 S_1=3.43×10^3\ \mathrm{Pa}×200×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=68.6\ \mathrm{N}$，左端给绳子的拉力$F''=F_小+G_{\mathrm{活塞}}=68.6\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=78.6\ \mathrm{N}$，$F''=\frac{1}{2}G_{A小}$，物体A的最小重力$G_{A小}=2F''=2×78.6\ \mathrm{N}=157.2\ \mathrm{N}$。故滑轮下方所挂物体的重力应满足的条件：$157.2\ \mathrm{N}≤ G≤333.6\ \mathrm{N}$。
