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8 某中学要安装升旗杆，下列简单机械中，适合安装在旗杆顶端的是(
A.杠杆
B.动滑轮
C.定滑轮
D.斜面
C
)。A.杠杆
B.动滑轮
C.定滑轮
D.斜面
答案
8. C
解析
【分析】
要选择适合安装在旗杆顶端的简单机械，需结合升旗的实际需求思考：升旗时人在地面向下拉绳子，要让旗子向上运动，需要机械能改变力的方向，且结构简单适合安装在顶端。接下来逐一分析各选项机械的特点，排除不符合要求的选项即可。
【解析】
选项A：杠杆虽可改变力的方向，但旗杆顶端安装杠杆结构复杂，不适合实际使用；
选项B：动滑轮实质是省力杠杆，只能省力，无法改变力的方向，不能满足向下拉绳使旗子上升的需求；
选项C：定滑轮实质是等臂杠杆，使用时不省力，但能改变力的方向，正好适配旗杆顶端的安装需求，符合升旗操作；
选项D：斜面是省力机械，主要用于省力，不适合安装在旗杆顶端。
综上，适合的是定滑轮，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
定滑轮及其特点、简单机械的应用
【点评】
本题考查常见简单机械的实际应用，属于基础题型，需掌握各类简单机械的特点，结合实际场景分析即可得出答案，难度较低。
【难度系数】
0.8
要选择适合安装在旗杆顶端的简单机械，需结合升旗的实际需求思考：升旗时人在地面向下拉绳子，要让旗子向上运动，需要机械能改变力的方向，且结构简单适合安装在顶端。接下来逐一分析各选项机械的特点，排除不符合要求的选项即可。
【解析】
选项A：杠杆虽可改变力的方向，但旗杆顶端安装杠杆结构复杂，不适合实际使用；
选项B：动滑轮实质是省力杠杆，只能省力，无法改变力的方向，不能满足向下拉绳使旗子上升的需求；
选项C：定滑轮实质是等臂杠杆，使用时不省力，但能改变力的方向，正好适配旗杆顶端的安装需求，符合升旗操作；
选项D：斜面是省力机械，主要用于省力，不适合安装在旗杆顶端。
综上，适合的是定滑轮，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
定滑轮及其特点、简单机械的应用
【点评】
本题考查常见简单机械的实际应用，属于基础题型，需掌握各类简单机械的特点，结合实际场景分析即可得出答案，难度较低。
【难度系数】
0.8
9 小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用$F_1$、$F_2$、$F_3$的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是(
A.$F_1=F_2=F_3$
B.$F_1＜F_2＜F_3$
C.$F_1＞F_2＞F_3$
D.$F_1=F_2＜F_3$
A
).A.$F_1=F_2=F_3$
B.$F_1＜F_2＜F_3$
C.$F_1＞F_2＞F_3$
D.$F_1=F_2＜F_3$
答案
9. A
解析
【分析】
首先观察图中滑轮，其轴固定不动，属于定滑轮。定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，仅能改变力的方向。当物体A匀速运动时，拉力大小等于物体A受到的滑动摩擦力，且拉力大小与力的方向无关，因此三个拉力大小相等。
【解析】
解：图中的滑轮轴固定不动，是定滑轮。定滑轮的工作特点为不省力，只能改变力的方向，其实质是等臂杠杆。忽略绳子与滑轮的摩擦，当沿不同方向匀速拉动物体A时，拉力大小均等于物体A受到的滑动摩擦力，因此$F_1=F_2=F_3$。
【答案】
A
【知识点】
定滑轮的特点、二力平衡
【点评】
本题考查定滑轮的工作特点，明确定滑轮是等臂杠杆、不省力且拉力与方向无关，结合二力平衡知识即可解答，属于基础概念题。
【难度系数】
0.6
首先观察图中滑轮，其轴固定不动，属于定滑轮。定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，仅能改变力的方向。当物体A匀速运动时，拉力大小等于物体A受到的滑动摩擦力，且拉力大小与力的方向无关，因此三个拉力大小相等。
【解析】
解：图中的滑轮轴固定不动，是定滑轮。定滑轮的工作特点为不省力，只能改变力的方向，其实质是等臂杠杆。忽略绳子与滑轮的摩擦，当沿不同方向匀速拉动物体A时，拉力大小均等于物体A受到的滑动摩擦力，因此$F_1=F_2=F_3$。
【答案】
A
【知识点】
定滑轮的特点、二力平衡
【点评】
本题考查定滑轮的工作特点，明确定滑轮是等臂杠杆、不省力且拉力与方向无关，结合二力平衡知识即可解答，属于基础概念题。
【难度系数】
0.6
10 工人用如图所示装置将质量为45 kg的货物匀速提升2 m，此过程中拉力的大小为200 N，机械中摩擦力及绳重忽略不计.求：(g取10 N/kg)
(1)绳子自由端移动的距离；
(2)动滑轮的重力；
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为400 N，则工人提升货物的重力.
(1)绳子自由端移动的距离；
(2)动滑轮的重力；
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为400 N，则工人提升货物的重力.
答案
10. (1)6 m (2)150 N (3)1 050 N
[解析](1)由图可知,$n=3$,绳子自由端移动的距离:$s=3h=3 × 2 \mathrm{~m}=6 \mathrm{~m}.$
(2)货物的重力:$G=mg=45 \mathrm{~kg} × 10 \mathrm{~N/kg}=450 \mathrm{~N},$机械中摩擦力及绳重忽略不计,拉力 $F=\frac{1}{3}(G+G_{\mathrm{动}})$, 则动滑轮重力:$G_{\mathrm{动}}=3F-G=3 × 200 \mathrm{~N}-450 \mathrm{~N}=150 \mathrm{~N}.$
(3)当拉力 $F'=400 \mathrm{~N}$ 时,由拉力 $F'=\frac{1}{3}(G'+G_{\mathrm{动}})$得,提升的货物重力:$G'=3F'-G_{\mathrm{动}}=3 × 400 \mathrm{~N}-150 \mathrm{~N}=1\ 050 \mathrm{~N}.$
关键提醒 本题考查了不计机械摩擦和绳重时,使用滑轮组省力情况的计算,能确定拉动动滑轮绳子股数(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是解题的突破口.
[解析](1)由图可知,$n=3$,绳子自由端移动的距离:$s=3h=3 × 2 \mathrm{~m}=6 \mathrm{~m}.$
(2)货物的重力:$G=mg=45 \mathrm{~kg} × 10 \mathrm{~N/kg}=450 \mathrm{~N},$机械中摩擦力及绳重忽略不计,拉力 $F=\frac{1}{3}(G+G_{\mathrm{动}})$, 则动滑轮重力:$G_{\mathrm{动}}=3F-G=3 × 200 \mathrm{~N}-450 \mathrm{~N}=150 \mathrm{~N}.$
(3)当拉力 $F'=400 \mathrm{~N}$ 时,由拉力 $F'=\frac{1}{3}(G'+G_{\mathrm{动}})$得,提升的货物重力:$G'=3F'-G_{\mathrm{动}}=3 × 400 \mathrm{~N}-150 \mathrm{~N}=1\ 050 \mathrm{~N}.$
关键提醒 本题考查了不计机械摩擦和绳重时,使用滑轮组省力情况的计算,能确定拉动动滑轮绳子股数(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是解题的突破口.
解析
【分析】
解决本题的关键是先确定滑轮组中承担物重的绳子段数，本题中n=3。（1）根据滑轮组绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系s=nh，代入已知的物体上升高度即可求出绳子自由端移动的距离；（2）先利用重力公式G=mg求出货物的重力，再根据不计绳重和摩擦时的滑轮组拉力公式F=(G物+G动)/n，变形计算出动滑轮的重力；（3）已知新的拉力，再次利用该拉力公式，变形求出提升货物的重力。
【解析】
(1) 由图可知，承担物重的绳子段数n=3，已知货物上升高度h=2 m，根据滑轮组绳子自由端移动距离公式：
s = nh = 3×2 m = 6 m；
(2) 先计算货物的重力：
G = mg = 45 kg × 10 N/kg = 450 N；
因为机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力公式为F=(G + G动)/n，变形得动滑轮重力：
G动 = 3F - G = 3×200 N - 450 N = 150 N；
(3) 当拉力F'=400 N时，再次利用拉力公式F'=(G' + G动)/n，变形得提升货物的重力：
G' = 3F' - G动 = 3×400 N - 150 N = 1050 N；
【答案】
(1) 6 m；(2) 150 N；(3) 1050 N
【知识点】
滑轮组的计算、重力的计算
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，利用不计绳重和摩擦时的拉力公式即可求解，属于常规应用题型，难度较低。
【难度系数】
0.6
解决本题的关键是先确定滑轮组中承担物重的绳子段数，本题中n=3。（1）根据滑轮组绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系s=nh，代入已知的物体上升高度即可求出绳子自由端移动的距离；（2）先利用重力公式G=mg求出货物的重力，再根据不计绳重和摩擦时的滑轮组拉力公式F=(G物+G动)/n，变形计算出动滑轮的重力；（3）已知新的拉力，再次利用该拉力公式，变形求出提升货物的重力。
【解析】
(1) 由图可知，承担物重的绳子段数n=3，已知货物上升高度h=2 m，根据滑轮组绳子自由端移动距离公式：
s = nh = 3×2 m = 6 m；
(2) 先计算货物的重力：
G = mg = 45 kg × 10 N/kg = 450 N；
因为机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力公式为F=(G + G动)/n，变形得动滑轮重力：
G动 = 3F - G = 3×200 N - 450 N = 150 N；
(3) 当拉力F'=400 N时，再次利用拉力公式F'=(G' + G动)/n，变形得提升货物的重力：
G' = 3F' - G动 = 3×400 N - 150 N = 1050 N；
【答案】
(1) 6 m；(2) 150 N；(3) 1050 N
【知识点】
滑轮组的计算、重力的计算
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，利用不计绳重和摩擦时的拉力公式即可求解，属于常规应用题型，难度较低。
【难度系数】
0.6
11 (2024·常州溧阳期末)如图所示,取两根光滑轻质木棍,将轻质绳子的一端系在其中一根棍子上,再按图示绕法依次绕过两根木棍,小明和小华分别紧握木棍,小红以拉力F匀速拉动绳子的末端,两根棍子靠拢.下列说法中正确的是(
A.两根棍子靠拢的速度大于小红拉绳端的速度
B.两根棍子靠拢的速度等于小红拉绳端的速度
C.小明受到的拉力小于小华受到的拉力
D.小明受到的拉力等于小华受到的拉力
C
).A.两根棍子靠拢的速度大于小红拉绳端的速度
B.两根棍子靠拢的速度等于小红拉绳端的速度
C.小明受到的拉力小于小华受到的拉力
D.小明受到的拉力等于小华受到的拉力
答案
11. C
[解析]在棍子的中部绕几圈,它的实质是一个滑轮组,小红拉绳端相当于自由端,一根木棍相当于定滑轮,另一根相当于动滑轮,在滑轮组中,自由端移动的速度大于物体移动的速度,故 A、B 错误;由图可知小明那端木棍有6段绳子相连,因此小明受到的拉力为 6F,小华那端木棍有7段绳子相连,因此小华受到的拉力为7F,所以小明受到的拉力小于小华受到的拉力,故 C 正确,D错误.
[解析]在棍子的中部绕几圈,它的实质是一个滑轮组,小红拉绳端相当于自由端,一根木棍相当于定滑轮,另一根相当于动滑轮,在滑轮组中,自由端移动的速度大于物体移动的速度,故 A、B 错误;由图可知小明那端木棍有6段绳子相连,因此小明受到的拉力为 6F,小华那端木棍有7段绳子相连,因此小华受到的拉力为7F,所以小明受到的拉力小于小华受到的拉力,故 C 正确,D错误.
解析
【分析】本题可将两根木棍等效为滑轮组模型，小红拉动绳子末端的拉力为F，需分别数出小明、小华紧握的木棍上连接的绳子段数，根据滑轮组拉力与绳子段数的关系分析拉力大小；同时结合绳子移动距离与木棍移动距离的关系，判断速度的大小关系。
【解析】该装置等效为滑轮组，小红拉绳端的拉力为F。数得小明那端木棍连接的绳子段数为6，因此小明受到的拉力为6F；小华那端木棍连接的绳子段数为7，因此小华受到的拉力为7F，故小明受到的拉力小于小华受到的拉力，C正确，D错误。对于速度，小红拉绳端移动的距离大于两根木棍靠拢的距离，因此两根棍子靠拢的速度小于小红拉绳端的速度，故A、B错误。
【答案】C
【知识点】滑轮组的应用、拉力计算
【点评】本题将实际生活中的绕绳装置转化为滑轮组模型，考查对滑轮组拉力和速度规律的理解，核心是数清各木棍上连接的绳子段数，属于滑轮组知识的灵活应用，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】该装置等效为滑轮组，小红拉绳端的拉力为F。数得小明那端木棍连接的绳子段数为6，因此小明受到的拉力为6F；小华那端木棍连接的绳子段数为7，因此小华受到的拉力为7F，故小明受到的拉力小于小华受到的拉力，C正确，D错误。对于速度，小红拉绳端移动的距离大于两根木棍靠拢的距离，因此两根棍子靠拢的速度小于小红拉绳端的速度，故A、B错误。
【答案】C
【知识点】滑轮组的应用、拉力计算
【点评】本题将实际生活中的绕绳装置转化为滑轮组模型，考查对滑轮组拉力和速度规律的理解，核心是数清各木棍上连接的绳子段数，属于滑轮组知识的灵活应用，难度适中。
【难度系数】0.5
12 同学们帮小峰的爸爸将一重为1 000 N的建筑材料匀速运送到36 m高的楼上，每位学生站在地面上可产生的平均拉力为300 N，而站在楼上时为了安全起见可产生的平均拉力为150 N.善于学以致用的小峰买来了一个重为100 N的滑轮和一根足够长的绳子，同学们有的建议采用图中的方案甲，有的则建议采用图中的方案乙(不计绳重和摩擦).
(1)请你算出甲、乙方案中各需几个人？
(2)你认为哪一种方案好？简述理由.
(1)请你算出甲、乙方案中各需几个人？
(2)你认为哪一种方案好？简述理由.
答案
12. (1)甲、乙方案均需4人 (2)甲方案好
[解析](1)甲方案:滑轮为定滑轮,不计绳重和摩擦,拉力$F_1=G=1\ 000 \mathrm{~N}.$ 需要人数 $n=\frac{1\ 000 \mathrm{~N}}{300 \mathrm{~N}} \approx 3.3,$所以甲方案需要4人.
乙方案:滑轮为动滑轮,不计绳重和摩擦,拉力 $F_2=\frac{1}{2}(G_{\mathrm{轮}}+G_{\mathrm{物}})=\frac{1}{2} × (100 \mathrm{~N}+1\ 000 \mathrm{~N})=550 \mathrm{~N}.$ 需要人数 $n=\frac{550 \mathrm{~N}}{150 \mathrm{~N}} \approx 3.7,$所以乙方案需要4人.
(2)甲方案更好.甲、乙方案需要人数相等,虽然甲方案每个人用力较大,但因为人站在地面上更安全,所以甲方案更好.
[解析](1)甲方案:滑轮为定滑轮,不计绳重和摩擦,拉力$F_1=G=1\ 000 \mathrm{~N}.$ 需要人数 $n=\frac{1\ 000 \mathrm{~N}}{300 \mathrm{~N}} \approx 3.3,$所以甲方案需要4人.
乙方案:滑轮为动滑轮,不计绳重和摩擦,拉力 $F_2=\frac{1}{2}(G_{\mathrm{轮}}+G_{\mathrm{物}})=\frac{1}{2} × (100 \mathrm{~N}+1\ 000 \mathrm{~N})=550 \mathrm{~N}.$ 需要人数 $n=\frac{550 \mathrm{~N}}{150 \mathrm{~N}} \approx 3.7,$所以乙方案需要4人.
(2)甲方案更好.甲、乙方案需要人数相等,虽然甲方案每个人用力较大,但因为人站在地面上更安全,所以甲方案更好.
解析
【分析】
首先明确甲为定滑轮，定滑轮不省力，仅改变力的方向，拉力等于物体重力；乙为动滑轮，动滑轮可省力，不计绳重和摩擦时，拉力为物体与滑轮总重的一半。接下来分别计算两个方案的拉力，结合学生的平均拉力计算所需人数（人数需向上取整，因不能为小数），最后结合安全因素判断方案优劣。
【解析】
(1) 计算甲、乙方案所需人数：
① 甲方案：滑轮是定滑轮，不计绳重和摩擦，拉力 $ F_1 = G = 1000\ \mathrm{N} $。
每位学生站在地面平均拉力为300N，所需人数 $ n_1 = \frac{1000\ \mathrm{N}}{300\ \mathrm{N}} \approx 3.3 $，向上取整得4人。
② 乙方案：滑轮是动滑轮，不计绳重和摩擦，拉力 $ F_2 = \frac{1}{2}(G_{\mathrm{物}} + G_{\mathrm{轮}}) = \frac{1}{2} × (1000\ \mathrm{N} + 100\ \mathrm{N}) = 550\ \mathrm{N} $。
每位学生站在楼上平均拉力为150N，所需人数 $ n_2 = \frac{550\ \mathrm{N}}{150\ \mathrm{N}} \approx 3.7 $，向上取整得4人。
(2) 方案比较：甲、乙方案需要的人数相同，但甲方案中同学站在地面，相比站在楼上更安全，因此甲方案更好。
【答案】
(1) 甲方案需4人，乙方案需4人；(2) 甲方案好，理由是甲、乙方案需要人数相等，甲方案中同学站在地面更安全。
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、力的计算
【点评】
本题结合实际场景考查定滑轮和动滑轮的应用，解题时需注意：一是动滑轮拉力计算需考虑自身重力；二是人数计算需向上取整；三是要结合安全因素判断方案，体现物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
首先明确甲为定滑轮，定滑轮不省力，仅改变力的方向，拉力等于物体重力；乙为动滑轮，动滑轮可省力，不计绳重和摩擦时，拉力为物体与滑轮总重的一半。接下来分别计算两个方案的拉力，结合学生的平均拉力计算所需人数（人数需向上取整，因不能为小数），最后结合安全因素判断方案优劣。
【解析】
(1) 计算甲、乙方案所需人数：
① 甲方案：滑轮是定滑轮，不计绳重和摩擦，拉力 $ F_1 = G = 1000\ \mathrm{N} $。
每位学生站在地面平均拉力为300N，所需人数 $ n_1 = \frac{1000\ \mathrm{N}}{300\ \mathrm{N}} \approx 3.3 $，向上取整得4人。
② 乙方案：滑轮是动滑轮，不计绳重和摩擦，拉力 $ F_2 = \frac{1}{2}(G_{\mathrm{物}} + G_{\mathrm{轮}}) = \frac{1}{2} × (1000\ \mathrm{N} + 100\ \mathrm{N}) = 550\ \mathrm{N} $。
每位学生站在楼上平均拉力为150N，所需人数 $ n_2 = \frac{550\ \mathrm{N}}{150\ \mathrm{N}} \approx 3.7 $，向上取整得4人。
(2) 方案比较：甲、乙方案需要的人数相同，但甲方案中同学站在地面，相比站在楼上更安全，因此甲方案更好。
【答案】
(1) 甲方案需4人，乙方案需4人；(2) 甲方案好，理由是甲、乙方案需要人数相等，甲方案中同学站在地面更安全。
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、力的计算
【点评】
本题结合实际场景考查定滑轮和动滑轮的应用，解题时需注意：一是动滑轮拉力计算需考虑自身重力；二是人数计算需向上取整；三是要结合安全因素判断方案，体现物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
