滑轮相关的受力分析报告.docx
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滑轮相关的受力分析报告
滑轮相关的受力分析
一•选择题(共7小题)
1.(2012?
义乌市)如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计
*
绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计.当拉力F为5牛时,木
:
-numaJ
板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到10牛时,下列分析正确的是()
A.
弹簧测力计的示数为20牛
B.
弹簧测力计的示数为0牛
C.
木板仍向右做匀速直线运动
小木块将保持静止
2.如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动.运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N.动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿
水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,).则下列计算结果中,错误的是()
A.
绳子自由端受到的拉力大小是100N
B.
人对地面的压力为400N
C.
人对地面的压力为250N
绳子自由端运动速度是0.01m/s
3•如图所示滑轮组,所吊的货物重为490N,若将货物拉上去,站在地面上的人的拉力至少为()N(不计滑轮重、
绳重及摩擦).
4.如图所示,滑轮组的下面挂一重1200N的木箱A,当拉力F增大到300N时,木箱仍静止在水平地面上,不计滑轮重,
此时地面对木箱的支持力是()
A.
1500N
B.!
900N
C.
600N
D.
300N
5•用如图所示滑轮组拉起G=100N的重物,不计轮与轴的摩擦和滑轮的重力,拉力F为()
A.25NB.12.5NC.100ND.200N
6.如图所示,图中的甲、乙两个物体处于静止状态.甲、乙的密度之比p甲:
p乙=2:
1,质量之比m甲:
m乙=4:
5,且乙的质量为500g•若不计绳重、轮重和摩擦,g取10N/kg,则下列说法正确的是()
A.滑轮组静止时,甲受力平衡,乙受力不平衡
B.甲、乙两个物体的体积比为8:
5
C.甲的重力为8N
D.乙对地面的压力为3N
7.如图所示,物体A重80N,物体B重72N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动.如果在物体A上加一个水平向左的力,拉动物体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,则此时拉力F及3s内拉力F所做的功W分别是(已知动滑轮重18N,绳重以及绳与滑轮之间的摩擦不计)()
A.F=90N;W=27J
B.1
f=60N;W=54J
C.F=30NW=27J
D.
F=60NW=18J
二•填空题(共9小题)
8•如图所示,长木板B放在粗糙水平面上,物块A放在长木板B上,细绳拴在A上,跨过定滑轮后又拴在B上.已知A的质量为2kg,B的质量为1kg.AB之间的摩擦力为A重的0.2倍,现在B上施加一个大小为F=17N的水平拉力,恰好能使B向右匀速运动.由此可知长木板B的上表面受到的摩擦力
大小为N,方向水平向,下表面受到的摩擦力大小为N.
9•如图所示装置中,长木板甲重20N,物体乙重10N.甲、乙之间用一根轻绳通过定滑轮相连,当
水平方向的拉力F的大小为6N时,长木板甲恰能在光滑的水平桌面上以v甲=2m/s,向左做匀速直
线运动•不计滑轮处摩擦,绳子拉物体乙的功率是
10.
如图所示,重为500N的某人站在重为350N的木板上,木板成水平状态,整个装置在空中保持静止,每个滑轮自
重为50N,不计摩擦和绳重,则人对木板的压力大小为__N.
11.如图所示,质量为m=60kg的人站在轻质木板的O点上,木板可以绕B端上下转动,OA=2OB要使木板静止
于水平位置,人拉轻绳的力为__N,人对木板AB的压力为__N(摩擦阻力不计)
12.(2009?
北京)如图是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图.当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中,
物体A所受浮力为80N,小明对绳子竖直向下的拉力为F,水平地面对小明的支持力为N.当物体A有丄的体积
2
露出水面且静止时,小明对绳子竖直向下的拉力为F2,水平地面对小明的支持力为N2•已知动滑轮所受重力为120N,小明所受重力为600N,M=13:
12.不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,贝幽体A所受重力为_
N.
13.
如图所示,物体甲重12牛.乙重10牛,不计滑轮重时,则A点受到的力是
力是牛,物体甲对地面的压力是牛.
14.如图所示,OB:
0A=1:
2,物体甲重30N,动滑轮重9N,杠杆重、绳重、绳和滑轮之间的摩擦不计,人需
要N的力可以拉动物体甲匀速上升.
15•如图所示,是一工人师傅用于粉刷楼房外墙壁的升降装置示意图,上端固定在楼顶•若动滑轮质量为2.5kg,工作台
质量为7.5kg,涂料和所有工具质量为20kg,工人师傅的质量为60kg,绳重及摩擦不计.当工作台停在距地面10m高处时,工人师傅对绳子的拉力为N;若工作台从距地面10m高处升到20m高处,工人师傅最少需要做一___==^
J的功.(取g=10N/kg)
16.如图,体重500N的人站在吊篮中,吊篮重力G=700N要将吊篮匀速吊起,不计滑轮、绳重及摩擦.人至少要用
N的力拉绳.
三•解答题(共4小题)
17.如图所示,用力F拉400N的物体在水平地面上做匀速直线运动,重物以10cm/s的速度移动,物体与地面间的摩擦力是物重的
0.2倍,若不计滑轮的重及滑轮与绳的摩擦.
(1)弹簧秤的示数为多大?
拉力的功率为多大?
(2)若考虑滑轮的重及滑轮与绳的摩擦,实际拉绳子的力为32N,则滑轮组的机械效率为多大?
19.在如图所示中,物体A重50N,物体B重30N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动,如果在物体A上加上一个水平向左
的力F拉动物体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,2s钟内拉力F移动的路程是多少?
若物体A受到的摩擦力是物重的0.1倍,
则F最少是多大时才能使物体B静止在空中?
若物体B匀速上升,则F最少应为多大?
(滑轮和绳子的重以及绳子与滑轮之间的摩擦
均不计)
20.如图是一种电梯结构的示意图,电梯厢在电梯井中沿,竖直通道上下运行•钢链的两端分别固定在电梯井顶部的一点和B点,刚
时钢链绕过重15000N电梯厢下的滑轮而托起整个厢体E,又跨过电梯井顶部由电动机驱动并带有齿轮的轮轴C,在C和B之间吊起与
动滑轮相连的配重D.电梯载重量为10人(1人的质量按60kg计算,取g=10N/kg,忽略摩擦及钢链的质量)•请回答:
(1)配重的功能是什么?
住已知电梯厢重和载重量的情况下,配重的质量最好是多大?
(2)当电梯满载匀速上升时,AB两点受到的拉力各是多大?
滑轮相关的受力分析
参考答案与试题解析
一•选择题(共7小题)
1.(2012?
义乌市)如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间
的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计.当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运
动,然后把拉力增大到10牛时,下列分析正确的是()
A.弹黄测力计的示数为20牛
B.弹黄测力计的示数为0牛
C.木板仍向右做匀速直线运动
|d.小木块将保持静止
考点:
-
二力平衡条件的应用;动滑轮拉力的计算。
专题:
‘
应用题;图析法。
分析:
'
匀速直线运动的物体受到平衡力作用,则可根据物体处于平衡状态时的滑动摩擦力.滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体的运动速度无关.
解答:
解:
当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运动,木板受到地面和小木块水平向左的摩擦力,由于物体间力的作用是相互的,则小木块受到木板水平向左的摩擦力,又因为滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体的运动速度无关,则当把拉力增大到10牛时,由于木块与木板间的压力和接触面的
粗糙程度不变,则小木块受到的摩擦力等于弹簧对它的拉力是一对平衡力,因此小木块将保持静止状态.
故选D.
点评:
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体进行加速、减速、匀速都没有关系,跟物体的运动速度大小无关,这点容易忽视.
2.如图所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动.运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N.动滑轮重为20N(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平
方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,).则下列计算结果中,错误的是()
A.绳子自由端受到的拉力大小是100N
B.人对地面的压力为400N
C.人对地面的压力为250N
D.绳子自由端运动速度是0.01m/s
考点:
滑轮组绳子拉力的计算;速度的计算。
分析:
A、由图知,承担物重的绳子股数n=2,不计绳重和摩擦,利用
BC人对地面的压力等于自己体重减去拉力,据此求压力大小;
巴(G轮+f地)求拉力大小;
D、绳子自由端运动速度等于物体移动速度的2倍,据此求出绳子自由端运动速度.
解答:
解:
A、由图知,n=2,不计绳重和摩擦,
拉力F=(G轮+f地)=(20N+200N=110N,故A错,符合题意;
22
BC人对地面的压力F压=G-F=510N-110N=400N,故B正确、C错;
D、绳子自由端运动速度v=2X0.02m/s=0.04m/s,故D错.故选ACD
点评:
因为是物体水平移动,有用功为克服摩擦力做功,利用好不计绳重和摩擦,拉力FJ(G轮+f地),而不是F=
23
(G轮+G物是本题的关键.
)N(不计滑轮
3•如图所示滑轮组,所吊的货物重为490N,若将货物拉上去,站在地面上的人的拉力至少为(
重、绳重及摩擦).
A•仝
B.70N
C.200N
D.180N
3
考点:
滑轮组绳子拉力的计算。
专题:
计算题。
分析:
此题的滑轮组中有三个滑轮,包括:
一个定滑轮和两个动滑轮;
由于绕过滑轮组的绳子不是同一股,所以他们承担的物重是不同的,需要对各滑轮进行单独处理;
分别用绳子自由端的拉力F表示出A、B、C三处绳子的拉力,若货物能被拉上去,那么这三处绳子的拉力
之和应该至少等于物重.
解答:
解:
首先将三个滑轮进行单独分析,如图所示:
在最下面的动滑轮中:
Fa=F,Fi=2F;(不计滑轮重、绳重和摩擦,下同)
在中间的动滑轮中:
Fb=F2=Fi=2F,F3=2Fef4F;
在最上面的定滑轮中:
Fc=F4=F3=4F;
因此,绳子A、B、C提供的总拉力为:
F总=Fa+Fb+Fc=F+2F+4Ff7F;
若要提起物体,则需满足:
F总》G即:
Fa+Fb+Fc》G,
•••7F>490N,即:
F>70N;
因此站在地面上的人需要的最小拉力为70N,只有B符合题意;
故选B.
点评:
在解复杂滑轮组的题目时,一定要对各个滑轮进行单独分析.明确复杂滑轮组中,不同绳子的张力不同是
区别于简单滑轮组的关键所在(简单滑轮组中只有一根绳子)
4•如图所示,滑轮组的下面挂一重
1200N的木箱A,当拉力F增大到300N时,木箱仍静止在水平地面上,不计滑
轮重,此时地面对木箱的支持力是()
考点:
滑轮组绳子拉力的计算;力的合成与应用。
专题:
计算题;应用题。
分析:
由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3,不计动滑轮重、绳重和摩擦,则F=F拉,据此求出滑轮组
:
对A的拉力F拉,而物体A静止,受到的重力等于支持力加上拉力,据此求出地面对木箱的支持力.
解答:
解:
由图知,n=3,则F」F拉,
3
••木箱受到的拉力:
F拉=3F=3X300N=900N
•••木箱静止,
•-G=F支+F拉,
•••地面对木箱的支持力:
F支=G-F拉=1200N—900N=300N.
故选D.
点评:
本题考查了使用滑轮组拉力的计算、冋一直线上力的合成,属于基础题目,利用好不计动滑轮重、绳重和摩擦F=F拉是关键.
3
5.用如图所示滑轮组拉起G=100N的重物,不计轮与轴的摩擦和滑轮的重力,拉力F为()
考点:
滑轮组绳子拉力的计算;动滑轮拉力的计算。
专题:
应用题;图析法。
分析:
对于动滑轮来说,当不计轮与轴的摩擦和滑轮的重力时,绳子的拉力是物体重力的二分之一,然后结合图逐一分析各个动滑轮的拉力得出最终绳子自由端的拉力F.
解答:
解:
如图:
G=100N
根据动滑轮可以省一半的力可知,
对于动滑轮
1来说,
A段绳子的拉力
Fa=G=x100N=50N
22
对于动滑轮
2来说,
B段绳子的拉力
Fb=Fa=X50N=25N;
:
•:
对于动滑轮
3来说,
C段绳子的拉力
F=Fb=X25N=12.5N
22
故选B.
点评:
本题考查了滑轮组拉力的计算,关键是根据动滑轮的定义判断图中的三个滑轮都是定滑轮,然后再根据动滑轮省一半的力逐一分析得出拉力的大小.
P甲:
P乙=2:
1质量之比m甲:
m乙=4:
5,
6•如图所示,图中的甲、乙两个物体处于静止状态•甲、乙的密度之比
A.
滑轮组静止时,甲受力平衡,乙受力不平衡
B.甲、乙两个物体的体积比为&5
C.甲的重力为8N
D.乙对地面的压力为3N
考点:
滑轮组及其工作特点;密度公式的应用;力的合成与应用;重力的计算。
专题:
计算题;应用题。
分析:
A、根据处于静止状态或匀速直线运动状态的物体受平衡力作用分析;
B、根据密度的变形公式V』即可求出;
P
C、根据甲、乙的质量比求出甲、乙的重力之比,然后即可求出物体甲的重力;
D、乙对绳子的拉力通过定滑轮后,作用在动滑轮上,拉着甲不动.动滑轮能省一半的力.由此入手解决问题.然后后对乙进行受力分析,求出乙对地面的压力.
解答:
解:
A、因为滑轮组静止时,甲乙物体都处于静止状态,因此甲乙物体都受到平衡力的作用;故A错误.
小甲小乙45
B、Tp甲:
P乙=2:
1,m甲:
m乙=4:
5,所以v甲:
v乙=:
=':
一=2:
5;故B错误.
P甲Ps21
C、:
m甲:
m乙=4:
5,「.m甲==m乙=厶x500g=400g;「.G甲=口甲g=0.4kgx10N/kg=4N;故C错误.
55
D、若不计绳重、轮重和摩擦,•••乙对绳子的拉力F通过定滑轮后,作用在动滑轮上,拉着甲不动.动滑轮能省一半的力.
•••F=G甲=X4N=2N
22
'/G乙=m乙g=0.5kgX10N/kg=5N;又乙物体在水平地面上处于静止状态;
•乙物体受竖直向下的重力G乙、竖直向上的拉力F和支持力N的作用,且受力平衡,
•N=G乙-F=5N-2N=3N
/•乙物体受到哦的支持力和对地面的压力是一对相互作用力;
•乙对地面的压力为3N,故D正确.故选D.
点评:
本题考查力的合成与应用,注意比例的求解方法,会正确对乙物体进行受力分析.知道物体处于静止状态时一定受平衡力的作用,知道一对相互作用力的大小关系.
7.如图所示,物体A重80N,物体B重72N,物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动.如果在物体A上加一
个水平向左的力,拉动物体A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,则此时拉力F及3s内拉力F所做的功W分别是(已知动滑轮重18N,绳重以及绳与滑轮之间的摩擦不计)()
A.F=90N;W=27JB.F=60N;W=54JC.F=30N;W=27JD.F=60N;W=18J
考点:
滑轮组及其工作特点;滑轮与功的综合题。
分析:
(1)使用滑轮组提物体时,绳重以及绳与滑轮之间的摩擦不计,F显(G+G动).
(2)物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动,A受到的摩擦力和绳子的拉力是一对平衡力,可求出摩擦力.
(3)拉动A向左运动,A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、绳子的拉力三力平衡,可求出拉力.
(4)功的公式W=Fs绳子移动的距离是物体提升高度的n倍,即S=nh.
解答:
解:
物体A拉动A向左
h=vt=0.1m/s
故选B.
F
4
在物体
运动时,
X3s=0
B的作用下向右做匀速直线运动时,f=F拉」(G+G动)丄X(72N+18N=30N.
33
A受力如图,F=f+F拉=30N+30N=60N
.3m,S=3h=3X0.3m=0.9m,W=Fs=60X0.9m=54J.故B说法正确.
一拉
点评:
会根据力的平衡解决问题,要结合滑轮组的特点、功的公式和速度公式联立求解.
二.填空题(共9小题)
&如图所示,长木板B放在粗糙水平面上,物块A放在长木板B上,细绳拴在A上,跨过定滑轮后又拴在B上.已知A的质量为2kg,B的质量为1kg.A、B之间的摩擦力为A重的0.2倍,现在B上施加一个大小为F=17N的水平拉力,恰好能使B向右匀速运动.由此可知长木板B的上表面受到的摩擦力大小为4N,方向水平向左,
下表面受到的摩擦力大小为9N.
考点:
摩擦力大小的影响因素。
分析:
摩擦力是阻碍相对运动的力,在物体做匀速直线运动时,它与拉力的大小是相同的•图中物体A与B都在
运动,因此,它们互相都向对方有摩擦力的作用.
解答:
解:
长木板B的上表面受到的摩擦力是A重的0.2倍,即F=0.2G=0.2X2kgX10N/kg=4N;木板B向右运动,摩擦力与其方向相反,因此向左;
物块A对木板B的摩擦力是4N,木板B对物块A的摩擦力也是4N,因此,A、B间需要克服的摩擦力一共为8N,再加上木板B与地面之间的摩擦力,这些最终都需要由拉力F来克服.由此可知,B的下表面受到的摩
擦力=17N-8N=9N
故答案为:
4,左,9.
点评:
此题中,A和B都在同时运动,互相之间都有摩擦力的作用,不管方向怎样,最终都需要由动力来克服它,搞清这一点是此题的关键所在.
9•如图所示装置中,长木板甲重20N,物体乙重10N.甲、乙之间用一根轻绳通过定滑轮相连,当水平方向的拉力
F的大小为6N时,长木板甲恰能在光滑的水平桌面上以v甲=2m/s,向左做匀速直线运动.不计滑轮处摩擦,绳子拉
物体乙的功率是
6W
考点:
功率的计算;二力平衡条件的应用;定滑轮及其工作特点。
专题:
计算题。
分析:
计算功率的公式是:
P=\要算功率,需要知道做的功W和时间t.而根据本题中所给的数据,我们无法计
t
算出W和t,所以该题不能用此公式来求解.
由题意知,物体做的是匀速直线运动,所以我们由W=Fss=vt,推出W=Fvt,则得出P=Fv,只要知道绳子
对物体乙的拉力和绳子的运动速度,就可以计算出功率P了.
解答:
解:
先分析甲的受力情况:
由图可知,甲一共受到三个力:
向左的拉力、乙和甲之间的摩擦力、绳子对甲向右的拉力.其中绳子对甲向右的拉力来自于乙和甲之间的摩擦力,所以这两个力大小是相等的.由于甲做匀速直线运动,所以这两个力之和等于6N,则绳子对乙的拉力是3N.物体乙的速度和甲的移动速度相冋,也是2m/s,所以绳子对物体乙的功率是:
P=Fv=3N<2m/s=6W
故答案为:
6.
点评:
本题难度较大,关键是要分析绳子对物体乙的拉力大小是多少.力学题中,一定要先对物体进行受力分析,然后根据物体运动状态判断这几个力的关系.
10.如图所示,重为500N的某人站在重为350N的木板上,木板成水平状态,整个装置在空中保持静止,每个滑轮自重为50N,不计摩擦和绳重,则人对木板的压力大小为300N.
考点:
滑轮组及其工作特点。
专题:
顺推法;图析法。
分析:
读图可知,整个装置的全部物重都由上面的一只滑轮承担,右侧的拉力则又由第二只滑轮分担.因为整个装置保持静止,所以每只滑轮两侧的力都是相等的.
解答:
解:
人的重力500N+木板的重力350N+下面的滑轮的重力50N=900N读图可知,这900N都由最上面的滑轮承担,而且左右拉力相等.因此,上面滑轮右侧的拉力为450N,减去下面滑轮的自重50N,等于400N.这
400N又由两段绳子平均分担,因此,人手处的拉力为200N.于是得出,人对木板的压力=人的重力500N-
绳子拉人手的力200N=300N
故答案为:
300.
点评:
认真读图,找出各力的分担关系,依次推理,最后就可以判断每一段绳子处的力的大小了.
11.如图所示,质量为m=60kg的人站在轻质木板的0点上,木板可以绕B端上下转动,0A=20B要使木板静止于水平位置,人拉轻绳的力为150N,人对木板AB的压力为450N(摩擦阻力不计).
考点:
杠杆的平衡分析法及其应用;杠杆的平衡条件。
专题:
应用题。
分析:
/•F==='=150N;
BA+OBOA+OB+OB4
(1)已知人的质量,根据公式G=mg可求人的重力,人对木板的压力等于人的重力与绳子对人的拉力之差;绳子对人的拉力等于绳子拉木板的力;
(2)根据杠杆的平衡条件可求绳子拉力的大小,进一步求出人对木板的压力.
解答:
解:
(1)人的重力:
G=mg=60k010N/kg=600N;
人拉绳子的力等于绳子对木板的拉力F;
人对杠杆的力:
F°=G-F,
(2)TF°XOB=F (G-F)XOB= GXQBGXQBGOON 人对木板的压力Fb=G-F=600N-150N=450N 故答案为: 150;450. 点评: 本题考查了杠杆平衡条件的应用,用好力的作用是相互的、力的平衡条件、定滑轮不省力是本题的关键. 12.(2009? 北京)如图是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图•当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中, 物体A所受浮力为80N,小明对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对小明的支持力为Z.当物体A有•的体积露 2 出水面且静止时,小明对绳子竖直向下的拉力为F2,水平地面对小明的支持力为2•已知动滑轮所受重力为120N, 小明所受重力为600N,N1: N2=13: 12•不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,则物体A所受重力为640N. 考点: 滑轮组绳子拉力的计算;二力平衡条件的应用。 专题: 计算题。 分析: 这是一道综合题,它包含了浮力、滑轮
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