12.2 滑轮 练习
一、单选题
1．用如图所示的滑轮组吊装100袋大米，每袋大米的质量是50kg，绳子能承受的最大拉力为1200N，不计滑轮以及绳重，不计轮、轴间摩擦，g取10N/kg，则至少需要吊运的次数是（ ）
A．9次 B．10次 C．11次 D．12次
2．如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物以的速度匀速上升20s。已知工人体重为600N，货物重为1200N，动滑轮重为300N。不计滑轮组的绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的有用功为240J
B．工人的拉力为400N
C．拉力的功率为150W
D．工人对水平台面的压力为600N
3．如图是学校旗杆顶上的一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对于滑轮的说法，正确的是（ ）
A．这是一个定滑轮，可省力 B．这是一个动滑轮，可省力
C．这是一个定滑轮，可改变力的方向 D．这是一个动滑轮，可改变力的方向
4．如图所示，滑轮组上挂上甲、乙两个物体后处于静止状态（动滑轮重及摩擦不计），则（ ）
A．乙物体的质量大 B．甲物体的质量大
C．两物体的质量一样大 D．无法比较它们的质量大小
5．如图所示，有一个轻质杠杆，挂有数目不等的钩码恰好平衡，若将两侧钩码都向支点移近相同的距离L，则
A．杠杆不平衡，A端下沉
B．杠杆不平衡，B端下沉
C．杠杆仍能平衡
D．无法确定
6．两个滑轮完全相同，其重力均为20N，分别用如图所示的两种方法将重400N的物体以相同的时间匀速提升10m，不计摩擦和绳受到的重力，则下列判断正确的是
A．F1小于F2 B．F1做的功等于F2做的功
C．F1做功的功率大于F2做功的功率 D．甲图滑轮机械效率大于乙图滑轮机械效率
7．关于定滑轮和动滑轮，以下说法不正确的是（ ）
A．使用定滑轮不省力但能改变动力方向
B．使用动滑轮最多能省一半力，还能改变动力的方向
C．定滑轮实质是个等臂杠杆
D．动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
8．如图所示，先后用三个力、和通过定滑轮匀速提升一个重物，不计绳重和轮轴处的摩擦。关于、和的大小，下列判断中正确的是（ ）
A．最小 B．最大
C．最大 D．三个力一样大
二、多选题
9．如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子．若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，取g＝10N/kg，则
A．箱子的重力势能增大
B．动滑轮的重力为100N
C．工人施加的拉力做的功为300J
D．滑轮组的机械效率为86.7%
10．如图所示，木块A放在水平面上，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，与物块B相连的弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中不正确的有（ ）
A．木块A与地面间的摩擦力为5N B．滑轮向右移动的速度为0.2m/s
C．物块B受到的摩擦力为3N，方向水平向右 D．绳子拉木板A的功率为0.6W
三、填空题
11．如图所示，利用定滑轮、动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物．已知作用在绳子自由端的拉力F 甲=F 乙=F 丙=50 N．则：
（1）不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是G 甲= N，G 乙= N，G 丙= N．
（2）动滑轮重3 N，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是G 甲= N，G 乙= N，G 丙= N．
（3）当物体被提升2 m时，绳子自由端移动的距离分别是s 甲= m，s 乙= m，s 丙= m．
（4）如果物体被提升的速度都是0.2 m/s时，绳子自由端移动的速度分别是：v 甲= m/s，v 乙=___m/s，v 丙=____m/s．
12．用如图所示滑轮组来提升重120N的物体，若不计滑轮重及摩擦，则拉力F= N，顶板A处受力为 N，挂钩B处受力为 N，若使物体上升0.2m，则拉力F做功为 J．
13．在使用滑轮时， 的滑轮叫动滑轮。动滑轮实质上是动力臂是阻力臂 的杠杆，所以使用它可以省 力，但不能改变 。
14．写出下列图中各个情况时拉力的大小：（物体重用G表示，滑轮重用G1表示，绳重和摩擦不计。）
F1= ；
F2= ；
F3= 。
15．小明和小杰握住两根较光滑的木棍，小华将绳子的一端系在其中一根木棍上，然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍，小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后，小华在图A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们．
（1）两根木棍和绳子组成的机械相当于 ；
（2）若小华的用力50N，则小明承受的拉力为 N．
四、实验题
16．小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装置．实验前，小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N，每个钩码的重力为0.5N，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在预先设计好的表格中（见下表）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
动滑轮重G0/N 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
所挂钩码的重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
弹簧测力计示数F/N 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5
分析实验数据可以得到：
（1）在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用动滑轮 （选填“省力”或“不省力”）；
（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G0的关系为 ；
（3）第6组数据中，钩码匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为 ．
17．同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 ；
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示，据此可知,使用动滑轮 ；
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行的实验如丙图所示，根据丙图信息可知利用滑轮组 （能/不能）省功，理由是 。
五、综合题
18．如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装．（动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10N／kg）
（1）为保持平衡，起重臂的长度越短的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越 （选填“大”或“小”）．
（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a的作用是 ．若钢丝绳能承受的最大拉力为2.5×104N，则能吊起货物的质量不能超过 千克．
（3）若将重为2×104N的货物由地面沿竖直方向匀速提升20m，再沿水平方向移动10m，则此过程钢丝绳做功多少焦
（4）若该塔式电动机的效率为90％，将重为1.2×104N的货物提升到30m的高度，用时50s，则该起升电动机的实际功率是多少瓦
19．“海基一号”于2022年10月正式投入使用，是国内首次在300米级水深海域设计、建造、安装的固定式石油钻采平台，集钻井、生产、生活为一体。“海基一号”总高度达340.5米，单层甲板面积达7700平方米，总重超4万吨。建设历时28个多月。
（1）在安装“海基一号”时，工作人员所用吊机如图所示，起吊的大长臂属于简单机械中的 ，长臂中A点装一个可以改变力的方向的机械 ；
（2）该吊机将“海基一号”匀速竖直吊起时，拉力 N，当吊机吊起“海基一号”在高度不发生变化时，从岸边沿水平方向匀速运动到深海区海面上空时，拉力做功为 J；
（3）当把吊着的“海基一号”慢慢浸入水中时，它所受浮力 （填“变大”、“不变”或“变小”），底部所受压强 （填“变大”、“不变”或“变小”）。海水的密度为1.1×103kg/m3，到300米深度处固定好后，在此深度的海水的压强为 Pa，此时“海基一号”受浮力为 N。
六、计算题
20．如下图所示装置，绳重及摩擦不计．装卸工人站在地面上将重为600N的货物提至高处，人对绳的拉力F为400N，货物在40s内匀速上升了5m。
（1）请在图上画出绳子的绕法；
求在此过程中：
（2）拉力的功率；
（3）若提升1000N的重物，把重物提升5m，求此时人所做的功是多少？
21．如图所示的滑轮装置，水平拉力F的大小为20牛，物体A重为200牛。若物体A以1米/秒的速度在水平面上匀速直线运动2秒钟，不计滑轮重及绳与滑轮的摩擦，求：
（1）物体A与水平面之间的摩擦力f；
（2）拉力F所做的功W；
（3）拉力F做功的功率P。
参考答案：
1．D
【详解】由题意及图知吊起重物的绳子股数为n=4，最大拉力，一次能吊起的大米重力为：
，
一次能吊起的大米质量为：
，
因为每袋大米的质量是50kg，故一次能吊起的大米袋数为：
，
由题意知一次能吊起9袋大米，即
，
则至少需要吊运的次数是：
，
至少需要吊运12次。故选D。
2．C
【详解】A．由题意得，货物上升的距离
有用功
故A错误；
B．由图可知，承担物重的绳子股数，由于不计滑轮组的绳重和摩擦，则有拉力
故B错误；
C．拉力的功率
故C正确；
D．由于工人拉绳子时处于平衡状态，则有水平台面对工人的支持力
又因为工人对水平台面的压力与水平台面对工人的支持力是相互作用力，则工人对水平台面的压力
故D错误。
故选C。
3．C
【详解】旗杆顶上滑轮的轴固定在旗杆上，所以该滑轮是一个定滑轮，定滑轮不能省力，其优点是可以改变力的方向。
故选C。
4．B
【详解】由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，动滑轮重及摩擦不计，可知
则
可知甲的质量大，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．A
【详解】钩码杠杆平衡的题目如下方法分析：个数乘以格数，如果哪边的大，哪边就会下沉，相等的话就平衡，在图示位置平衡，左边= 右边，即 3 × OA=4 × OB ，当移动相同的距离的时候，左边 3 × (OA － L) ，右边 4 × (OB － L) ，这样，化简再比较可得到 3 × OA － 3L ＞ 4 × OB － 4L ，因此左边 A 端下沉．
6．D
【详解】A、在定滑轮上，F1=G=400N；在动滑轮上，，所以F1＞F2．故A错误；
B、甲、乙两图中物体提升相同的高度，有用功相等，由于不计绳重与摩擦，使用动滑轮时需要克服动滑轮的重力做额外功，所以F2做功多，故B错误；
C、两种方法做功的时间相等，F2做功多，根据，所以F1的功率小于F2功率，故C错误；
D、将同一物体匀速提升相同高度，说明有用功是相等的，使用动滑轮时要克服动滑轮的重力做额外功，所以η1＞η2．故D正确．
故选D．
【点睛】本题考查动滑轮和定滑轮拉力、移动距离、有用功、总功和机械效率的大小比较，关键是掌握它们的工作特点．
7．B
【详解】AC．定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不省力但能改变动力的方向，故AC正确，不符合题意；
BD．动滑轮的实质是一个动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，使用动滑轮能省一半力，但不能改变动力的方向，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，它的圆心为支点，支点到、和的力臂都是半径，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即、和大小相等。故ABC错误，D正确。
故选D。
9．AB
【详解】A. 箱子被匀速提升，高度增加，质量不变，重力势能增加，故A正确；B. 箱子受到的重力：G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N；由图可知,n＝2,则由F＝(G+G动)可得动滑轮的重力：
G动＝nF G＝2×150N 200N＝100N；故B正确；C. 由图可知，n＝2，绳端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，工人做的总功：W总＝Fs＝150N×4m＝600J；故C错误；D. 有用功：W有＝Gh＝200N×2m＝400J滑轮组的机械效率：η＝ ＝≈66.7%.故D错误．
10．ABD
【详解】AC．木块A放一水平面上，用10N的水平拉力F拉滑轮，物体A受到的拉力大小为
使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，则木块A受到的摩擦力
与物块B相连的弹簧测力计的示数为3N，则
方向水平向左；由力的相互性得
方向水平向右，故A错误，符合题意；C正确，不符合题意；
B．滑轮向右移动的速度为木块移动速度的一半，即为0.1m/s，故B错误，符合题意；
D．绳子拉木板A的功率为
故D错误，符合题意。
故选ABD。
11． 50 100 150 50 97 147 2 4 6 0.2、0.4、0.6
【详解】（1）甲图为一个定滑轮，则G甲=F甲=50N；乙图为一个动滑轮，则G乙=2F=100N；丙图为一定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，n=3，则G丙=3F=150N；
（2）由F=1/n（G物+G动）得，G物=nF-G动，甲图无动滑轮不受影响，G甲=50N；乙图为动滑轮，两段绳子承担物重，则G乙=2 F-G动 =2×50N-3N=97N；丙图由3段绳子承担物重，G丙=3F-G动=3×50N-3N=147N；
（3）甲图为定滑轮，所以s甲=h=2m；乙图为动滑轮，所以s乙=2h=2×2m=4m，丙图由3段绳子，所以s丙 =3h=3×2m=6m；
（4）根据v=s/t知道，速度等于单位时间内通过的路程，所以v甲=0.2m/s；v乙=2×0.2m/s=0.4m/s；v丙 =3×0.2m/s=0.6m/s．
点睛：本题考查的是定滑轮、动滑轮及滑轮组的工作特点，解这类题只要弄清滑轮的性质，确定承担物重的绳子段数n，利用公式计算就行，但要注意题目要求，是否考虑动滑轮的重力．
12． 40 120 120 24
【详解】由图知通过动滑轮绳子的段数n=3，不计滑轮重及摩擦，
拉力F=×120N=40N，
整个装置处于平衡状态，所以A处受力：
FA=G=120N，
物体受到也平衡，所以B处受力：
FB=G=120N；
使物体上升0.2m，则拉力F做功：
W=Fs=Fnh=40N×3×0.2m=24J．
故答案为40；120；120；24．
【点评】本题考查对滑轮组省力自由端拉力的计算、平衡力的应用及功的计算，掌握基础知识即可解答．
13． 轴随物体一起移动 2倍 一半 力的方向
【详解】[1]根据滑轮工作时的特点，动滑轮是指工作时，轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮。
[2][3][4]如图所示，当F竖直向上拉时，动滑轮与物体一起向上运动，故不能改变力的方向。动滑轮可以看作以B点为支点的杠杆，阻力的力臂为圆的半径OB，动力臂的力臂为圆的直径BA，根据杠杆平衡条件可得
而，则
故动滑轮实质上是动力臂是阻力臂2倍的杠杆，所以使用它可以省一增力。
14． （G+G1） G 2G+G1
【详解】[1]不计绳重及摩擦，由图知承担物重的绳子有2段，所以施加的拉力为
F1＝（G+G1）
②[2]该装置中两个滑轮均为定滑轮，承担物重的绳子有1段，所以施加的拉力为F2＝G。
③[3]拉力向上作用在动滑轮的轴上，动滑轮受到向下的重力G1、两段绳子向下的拉力2G，由力的平衡条件可得
F3＝2G+G1
15． 滑轮组 300N
【详解】（1）[1]由题图，两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组．小华在图A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们，说明使用滑轮组可以省力。
（2）[2]若小华的用力50N，由图可知小明所拿木棍端有6段绳子，所以小明承受的拉力为
F=50N×6=300N
16． 不省力 F=（G+G0） 75%
【详解】试题分析：（1）由表中实验数据1、2可知，在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下拉力F大于物体的重力，所以不省力．
（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的段数n=2，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，由滑轮组公式可得：F=（G+G0）；
（3）由表中实验数据可知，第6组数据中，钩码匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为：
考点：滑轮组的机械效率
17． 改变力的方向，但不省力 省力，但不能改变力的方向 不能 动滑轮的自重或滑轮转轴处有摩擦
【详解】（1）[1]从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同，在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。
（2）[2]在图乙中，拉力F=0.6N，小于物体的重力G=1N，故使用动滑轮时省力，但不能改变力的方向。
（3）[3][4]提升物体所做的有用功
W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J
使用滑轮组时所用拉力F=0.8N，弹簧测力计移动距离
s=30cm=0.3m
所做的总功
W总=Fs=0.8N×0.3m=0.24J
经比较W有用＜W总，所以使用轮组不能省功，原因是：动滑轮的自重或滑轮转轴处有摩擦等。
18． 小 省力 5×103kg 4×105J 8×103W
【详解】(1)由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得： ，由此可知当阻力臂和动力不变时，阻力与动力臂成正比，即动力臂越大，阻力越大；动力臂越小，阻力越小，故为保持平衡，起重臂的长度越短的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越小；
(2)图示中滑轮a为动滑轮，其作用是省力，可以省一半的力；由题意可知该滑轮组承担总重的绳子有2段，故G=2F=2.5×104N×2=5×104N，由G=mg可得：=5×103kg；
(3) 钢丝绳做功:W=Fs=Gh=2×104N ×20m=4×105J，由于水平移动时，重力方向上没移动距离，故水平移动过程中钢丝绳没做功；
(4) 电动机的有用功：W有用=Gh=1.2×104N×30m=3.6×105J，电动机的总功： =4×105J，电动机的实际功率： =8000W.
19． 杠杆 定滑轮 4×108 0 变大 变大 3.3×106 4×108
【详解】（1）[1]起吊的大长臂能饶一个固定点转动，属于简单机械中的杠杆。
[2]可以改变力的方向的机械只有定滑轮，所以长臂中A点是定滑轮。
（2）[3]“海基一号”的质量
“海基一号”的重力
由于起吊的大长臂A点只有一个定滑轮，定滑轮不能省力，故
[4]当吊机吊起“海基一号”在高度不发生变化时，从岸边沿水平方向匀速运动到深海区海面上空时，由于拉力的方向为竖直方向，在拉力的方向上没有移动距离，拉力做功为0J。
（3）[5]当把吊着的“海基一号”慢慢浸入水中时，“海基一号”浸入水中的体积越来越大，即排开液体的体积越来越大，根据阿基米德原理，它所受的浮力变大。
[6]随着浸入水中的深度增加，“海基一号”底部所处的深度变大，根据可知，底部所受压强变大。
[7]在300米深度受到海水的压强
[8]此时“海基一号”漂浮在海面，则所受浮力为
20．（1）（2）100W；（3）6000J
【详解】解；（1）由图可知，拉力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，这样反复完成，绕法如图所示：
（2）由图可知，通过动滑轮绳子段数n=2，滑轮组对货物的总功
W总=Fs=Fnh=400N×2×5m=4000J
拉力的功率
（3）绳重及摩擦不计，当提起600N的货物时，动滑轮的重力
G动=2F-G=2×400N-600N=200N
当提起1000N的重物时绳子拉力
把重物提升5m，人所做的功
W总′=F′s=Fnh=600N×2×5m=6000J
答：（1）见解析；
（2）拉力的功率是100W；
（3）若提升1000N的重物，把重物提升5m，此时人所做的功是多少是6000J。
21．（1）40N；（2）80J；（3）40W
【详解】解：（1）物体A在水平面上匀速直线运动，物体A与水平面之间的摩擦力
（2）物体A移动的距离
拉力F移动的距离
拉力F所做的功
（3）拉力F做功的功率
答：（1）物体A与水平面之间的摩擦力f为40N；
（2）拉力F所做的功W为80J；
（3）拉力F做功的功率P为40W。
