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初中科学第4节 简单机械第3课时课时作业
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这是一份初中科学第4节 简单机械第3课时课时作业，文件包含34能量转换的量度第3课时精选练习解析版doc、34能量转换的量度第3课时精选练习原卷版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。
浙教版 九年级科学第三章《能量的转化与守恒》
第4节 简单机械
精选练习
一、夯实基础
1.（2019•温州一模）一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出比较这两个装置（绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计），下列说法正确是（）
A．乙比甲省力 B．甲比乙省力 C．甲比乙省功 D．乙比甲省功
【答案】A
【解析】由图可知，甲图使用的是定滑轮，拉力等于汽车受到的阻力；
乙图使用的是动滑轮，拉力为汽车所受阻力的一半，所以乙方法能省力；根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。
2.如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】不考虑自重和摩擦，那么拉力做的总功与克服重力做的有用功相等，据此计算拉力F1；
A.根据W总=W有得到：F1×4m=G×2m；解得：；
B.承担重力的绳子段数n=3，绳子的拉力；
C.动滑轮受到向上的拉力F3，向下的两个拉力，它们都等于物体的重力G，根据二力平衡的知识得到：拉力F3=2G；
D.根据杠杆的平衡条件得到：F4×L1=G×L2；
；那么拉力。因此所需动力最小的是D。
3.小柯用图中装置提升重为400N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N
D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向
【答案】C
【解析】下面的滑轮跟随物体一起运动，是动滑轮；上面的滑轮不随物体一起运动，为定滑轮，故A错误；
动滑轮上有两根绳子，那么当绳子拉过1m时，物体上升的高度，故B错误；
物体匀速上升时，人的拉力为：，故C正确；
因为拉力F
A.F3＜F1＜F2 B.F1＜F2＜F3 C.F2＜F1＜F3 D.F3＜F2＜F1
【答案】C
【解析】左图；定滑轮不省力不费力，那么拉力等于地面对A的摩擦力，即F1=f；
中图：动滑轮可以省一半的力，那么拉力等于地面对A摩擦力的一半，即F2=；
右图：动滑轮受到两个向左的拉力，都等于地面对A的摩擦力，向右的一个拉力F3。根据二力平衡的知识得到，拉力F3=2f。
因此三个拉力的大小关系为：F2＜F1＜F3。
5.如图甲，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧测力计和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A.拉力F为2N
B.此滑轮是定滑轮
C.拉力F的功率为0.4W
D.以物体A为参照物，弹簧测力计是静止的
【答案】A
【解析】A.根据图乙可知，测力计的分度值为1N，那么拉力F等于2N，故A正确；
B.此滑轮跟随物体一起移动，是动滑轮，故B错误；
C.拉力移动的速度v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s，那么拉力F的功率：P=Fv=2N×0.4m/s=0.8W，故C错误；
D.以物体A为参照物，弹簧测力计相对与它的位置不断变化，因此它是运动的，故D错误。
6.（2019春•惠山区校级月考）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（ ）
A．20 N B．25 N C．30 N D．35 N
【答案】D
【解析】由题图可知：拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示，根据杠杆的平衡条件Fl=（G+G轮）r，
7.某人到健身房进行健身活动。用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能。使用时，若绳A处固定不动，手在B处用力FB拉绳，使重物G匀速上升；若绳B处固定不动，腿在A处用力FA拉绳，使重物G匀速上升。下列说法中正确的是（ ）
A.FA＞FB B.FA＜FB C.FA＝FB D.条件不足，无法确定
【答案】B
【解析】当B处固定不动时，中间的滑轮保持静止状态，为定滑轮，根据定滑轮的工作特点计算拉力FA。当A处固定不动时，中间的滑轮跟随物体一起运动，为动滑轮，根据动滑轮的工作特点计算拉力FB，最后将二者比较即可。
【解答】当B处固定不动时，中间的滑轮保持静止状态，为定滑轮；
因为定滑轮不省力不费力，
所以拉力FA=G；
当A处固定不动时，中间的滑轮跟随物体一起运动，为动滑轮；
动滑轮受到一个向上的拉力FB，两个向下的拉力G，
那么拉力FB=2G；
因此FA
8.如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动4m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（ ）
A.160J B.200J C.20J D.180J
【答案】C
【解析】当使用滑轮组水平拉动物体时，根据二力平衡计算出拉力F，再根据s=计算出拉力F移动的距离，最后根据公式W=Fs计算拉力做的功即可。
【解答】当物体A做匀速直线运动时，动滑轮受到向左的拉力F，向右的两个拉力F拉=f，
根据二力平衡的知识得到：拉力F=2F拉=2f=2×5N=10N；
拉力F移动的距离；
那么拉力F做的功：W=Fs=10N×2m=20J。
9.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A.0.4J 83.3% B.0.8J 91.7% C.0.8J 83.3% D.0.4J 91.7%
【答案】C
【解析】使用滑轮组提升重物时，根据W有=Gh计算有用功，根据W总=Fs计算总功，根据计算机械效率，根据W额=W总-W有计算额外功。
滑轮组做的有用功W有=Gh=10N×0.4m=4J；
总功：W总=Fs=6N×（2×0.4m）=4.8J；
那么额外功：W额=W总-W有=4.8J-4J=0.8J；
滑轮组的机械效率。
10.如图，A物体在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右匀速运动(不计滑轮与细绳的摩擦及重力)，若A物体与桌面间的摩擦力为1N，g取10N/kg，下列说法中错误的是（ ）
A.拉力F做功的功率是3W
B.B物体的质量是2.7kg
C.B物体上升的速度是0.1m/s
D.A物体运动1s则B物体克服重力做功3J
【答案】D
【解析】A.拉力F做功的功率P=Fv=10N×0.3m/s=3N，故A正确不合题意；
B.物体A做匀速直线运动，它受到向左的滑轮上的拉力、摩擦力和向右的拉力，那么F=f+F滑，即10N=1N+F滑动，那么滑轮上绳子的拉力F滑动=9N。根据nF=G=mg得到：3×0.9N=m×10N/kg，那么物体B的质量为2.7kg，故B正确不合题意；
C.根据公式v=nvB得到，物体B上升的速度，故C正确不合题意；
D.A物体运动1s，那么B物体也运动1s，那么物体B上升的高度hB=vBt=0.1m/s×1s=1m，那么物体B克服重力做功：WB=GBHB=2.7kg×10N/kg×1m=2.7J，故D错误符合题意。
11.（2020·杭州模拟）如图所示，重2250N的 π 形钢架与地面的接触面积为2000cm2，重500N的物体底面积为0.25m2，人未施力时，物体对地面的压强为________Pa；当物体被匀速提起时，钢架对地面的压强为________Pa（不计绳重、滑轮重和摩擦），若在此过程中，物体上升的高度为2米，求人所做的功是________。
【答案】2000；1.5×104；103焦
【解析】（1）首先根据F1=G1计算出物体对地面的压力，再根据压强公式计算物体对地面的压强；
（2）当物体被匀速提起时，通过对物体受力分析根据二力平衡的知识计算出绳子上的拉力，再对钢架进行受力分析计算出钢架对地面的压力，最后由压强公式可求得钢架对地面的压强；
（3）已知物体的重力和物体提升的高度，根据公式W=Gh可求人做的功。
【解答】（1）物体对地面的压力F1=G1=500N，
物体对地面的压强；
（2）设人拉绳的拉力为F，当物体匀速上升时，即2F=G，
则绳子上的拉力；
钢架受到向下的重力，向下的3个拉力，向上的支持力，
根据二力平衡的知识可知：F支=3F+G=3×250N+2250N=3000N；
钢架受到的支持力和对地面的压力是相互作用力，即F2=F支；
则压强；
（3）人做的功W=Gh=500N×2m=1000J。
12.（2020九下·绍兴月考）如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为________帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3=________ ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3=________。
【答案】（1）3x104 （2）2：1：4 （3）1：1：1
【解析】（1）在水平面上，物体M对地面的压力等于自身的重力，即F=G=mg，然后根据公式计算压强；
（2）根据二力平衡的知识计算出拉力，然后进行比较；
（3）不计滑轮重及摩擦，那么整个机械不做额外功，则拉力做的总功率等于直接拉动物体做功的功率，据此比较即可。
【解答】（1）物体M对地面的压力F=G=mg=7.5kg×10N/kg=75N；
它对地面的压强为：；
（2）设物体M受到地面的摩擦力为f，那么甲中：；
乙中：，即； 丙中：2f=F3。
那么 F1：F2：F3= ；
（3）不计滑轮重及摩擦，那么整个机械不做额外功，则拉力做的总功率等于直接拉动物体做功的功率。
根据P=Fv可知，拉力做功的功率相等，即 P1：P2：P3= 1：1：1。
13.（2020九上·诸暨期末）如图所示，物体A在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重为2N。当B物体重为8N时，它恰好能匀速下降。
（1）以上装置中属于动滑轮的是________(填字母)。
（2）若用一个水平向左的力F拉物体A，使其向左匀速运动，则这个力F大小应为________N。
【答案】（1）M （2）10
【解析】（1）随物体一起移动的滑轮叫动滑轮，不随物体一起移动的滑轮叫定滑轮；
（2）当物体B匀速下降时，根据计算出作用在物体A上向右的拉力F'，然后根据二力平衡计算出物体A受到的向左的摩擦力；当物体A向左匀速运动时，物体A受到向左的拉力F'、向右的拉力F和摩擦力f，根据公式F=F'+f计算即可。
【解答】（1）滑轮M随物体B一起上下移动，是动滑轮；滑轮N固定在桌面上，是定滑轮；
（2）当物体B匀速下降时，
作用在物体A上向右的拉力；
因为物体A受到平衡力，
所以它受到的摩擦力f=F'=5N；
当物体A向左匀速运动时，
水平向左的拉力F=F'+f=5N+5N=10N。
14.利用如图所示的滑轮组，用F＝1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动10s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：
（1）货物A在10s内移动的距离。
（2）这个过程中拉力F的功率。
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
【答案】（1）货物A在10s内移动的距离sA＝vAt＝0.1m/s×10s＝1m
（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n＝2，绳子自由端移动的速度v绳＝nvA＝2×0.1m/s＝0.2m/s，拉力的功率P＝ ＝ ＝Fv绳＝1000N×0.2m/s＝200W。
（3）由η＝ ＝ ＝ 得，f＝nηF＝2×75%×1000N＝1500N。
【解析】（1）根据速度公式sA＝vAt计算货物移动的距离；
（2）首先确定动滑轮上承担拉力的绳子段数n，然后根据v绳＝nvA计算出绳子自由端移动的速度，最后根据P=Fv绳计算拉力的功率。
（3）当使用滑轮组水平拉动物体时，滑轮组的机械效率 ，据此计算水平地面对货物的摩擦力大小。
15.（2020·黄岩模拟）工农业生产中常用定滑轮、动滑轮或滑轮组来提升重物。某实验小组进行了以下实验：
（1）研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可知：使用定滑轮________。
（2）在探究“动滑轮能否省力”的实验中，测得动滑轮重G0=1N，使用如图乙所示的实验装置。改变动滑轮所挂钩码的数量，测量每次所挂钩码的重力G，获得动滑轮匀速上升时弹簧测力计的示数F，得到下表所示数据：
分析表中各次实验的F/(G+G0)值，如果忽略摩擦、绳重及实验误差，可以发现：F/(G+G0)的值接近等于________，即可得出使用动滑轮能省一半力的结论。
（3）为了探究滑轮组提升重物能否省功，请利用图丙的装置和刻度尺设计实验方案并分析结论。
实验步骤：________
结论：当________时，即证明滑轮组提升重物时不能省功。
【答案】（1）不能省力但能改变力的方向
（2）0.5
（3）⒈用弹簧测力计测量钩码所受的重力G和动滑轮的重G0; ⒉按如图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置； ⒊匀速向上拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s； ⒋算出Gh和Fs，比较它们的大小； ⒌改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。；拉力组的功大于或等于滑轮租提升重物时对重物做的功
【解析】（1）通过比较拉力的大小，判断定滑轮能否省力；与直接用手拉动比较，确定定滑轮能否改变力的方向；
（2）分别计算出 F/(G+G0) 的比值，然后填空即可；
（3）根据滑轮组机械效率可知，测量滑轮组的机械效率关键是测量出物体的重力G、自由端的拉力F、物体上升的高度h和自由端移动的距离s，注意要改变钩码上升的高度，多做几次实验，保证实验结论的客观准确。将自由端的拉力做的功与提升物体做的功比较，如果前者大，那么不能省功。
【解答】（1）根据图甲可知，拉力与物重相等，所以定滑轮不省力；直接提升物体拉力向上，而使用定滑轮方向向下，因此定滑轮可以改变力的方向。
（2）将表格中每组对应的数据计算，得到 F/(G+G0)的值接近等于 0.5， 即可得出使用动滑轮能省一半力的结论。
（3）实验步骤： 1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G和动滑轮的重G0;
⒉按如图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置；
⒊匀速向上拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。
⒋算出Gh和Fs，比较它们的大小；
⒌改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。
结论：当拉力做的功大于或等于滑轮租提升重物时对重物做的功时，即证明滑轮组提升重物时不能省功。
16.（2019九上·杭州月考）小金用如图甲所示的装置探究滑轮组的省力情况：(忽略绳重和摩擦)
（1）实验时，应________竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为________ m/s
（3）小金想进一步探究滑轮组的拉力是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在丙图中画出最省力的绳子的绕法。并写出简要的探究方案。
【答案】（1）匀速
（2）0.2
（3）如图
【解析】（1） 实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计，这样系统处于平衡状态，所以此时测力计示数才等于拉力的大小。
（2）根据图分析，绳子的有效段数为n=2，因为绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为：s=nh，两边同除以时间t，则有v自=nv物， 所以如果重物以0.1m/s的速度匀速上升，那么弹簧测力计竖直向下移动的速度为：v自=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s。
（3）最省力的绳子的绕法如图
二、提升训练
1.（2019•宁波模拟）如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当只用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时，物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动。当只用水平向左的力F2拉物体B时，物体A以0.3m/s速度匀速上升。若不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，则下列判断错误的是（ ）
A．物体B运动时受到的摩擦力为18N B．拉力F2大小为24N
C．拉力F1的功率为0.8W D．拉力F2的功率为2.4W
【答案】C
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，
A、不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，
当B水平匀速向右运动时，由力的平衡条件得物体B运动时受到的摩擦力：
f=n（F1+GA）=3×（4N+2N）=18N，故A正确；
B、水平向左匀速拉物体B时，因B对水平面的压力不变、接触面的粗糙不变，所以B受到的摩擦力仍然为18N，
由力的平衡条件可得拉力F2：F2=nGA+f=3×2N+18N=24N，故B正确；
C、用力F1竖直向下拉物体A时，物体A的速度：vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s，
则拉力F1的功率：P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W，故C错误；
则拉力F2的功率：P2=F2vB′=24N×0.1m/s=2.4W，故D正确。
2.如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是（ ）
A.绳端移动速度为0.2m/s
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2，物体A可能向左运动
【答案】D
【解析】（1）根据v=nvB计算计算绳子端移动的速度；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据F拉=nF2计算测力计的示数；
（3）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析它是否受到静摩擦力；
（4）根据影响滑动摩擦力的因素判断它是否发生改变即可。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子有2段，那么绳端移动的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确不合题意；
定滑轮上连接的绳子有3段，那么测力计的示数F拉=nF2=3×3N=9N，故B正确不合题意；
物体B在A上做匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物体A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力为：6N-4N=2N，且方向向左。根据二力平衡的知识可知，此时物体A肯定受到地面的静摩擦力为2N，方向向右，故C正确不合题意；
增大F2，物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度保持不变，因此二者之间的摩擦力保持不变，物体A不可能向左运动，故D错误符合题意。
3.如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是(杠杆上标度的间距相等)（ ）
A.270N B.360N C.540N D.720N
【答案】B
【解析】首先根据计算出作用在杠杆左端的拉力F拉，再根据杠杆的平衡条件计算出作用在A点向上的拉力F。
根据图片可知，动滑轮上承担重力的绳子n=2，
那么作用在杠杆左端的拉力；
根据杠杆的平衡条件得到：F拉×L2=F×OA；
270N×4L=F×3L；
解得：F=360N。
4.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（ ）
A.A上升 B.A下降 C.A、B均静止 D.无法判断
【答案】B
【解析】假设整个装置处于静止状态，首先根据A的重力和滑轮组的特点计算动滑轮上面两个拉力的大小，然后与物体B的重力大小进行比较，从而确定B的运动状态即可。
【解答】假设A处于静止状态，
根据二力平衡的知识可知，绳子上的拉力F=GA；
那么动滑轮受到的向上的两个绳子上的拉力之和F'=2GA，向下的拉力GB；
因为GA=GB；
所以F'>GB；
因此物体B不能处于静止状态，而是向上运动；
那么物体A就会向下运动。
5.（2020·宁波模拟）如图所示，滑轮组在拉力F1的作用下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为P1，若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力F2的功率为P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A.F1=168N，P1=225W B.F2=210N，P2=30W C.F2=3F1，P1=P2 D.F1=F2，P1=3P2
【答案】D
【解析】（1）首先根据二力平衡计算出A受到的摩擦力和它受到的拉力的关系，然后以动滑轮为受力对象，根据二力平衡计算出拉力F与A受到摩擦力的关系，最后比较不同状态下的拉力大小；
（2）根据公式P=Fv计算两个功率之间的关系。
【解答】动滑轮受到水平向右的拉力F、向左的拉力F拉共3个，那么3F拉=F。
当物体A做匀速直线运动时，它受到的摩擦力与拉力相互平衡，即滑轮对它的拉力F拉=f；
那么F=3f。
因为物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，
所以速度不同时摩擦力f相同，
因此拉力F相等，即F1=F2。
当物体A以1.5m/s速度运动时，拉力F1的速度为v1=；
当物体A以0.5m/s速度运动时，拉力F1的速度为v2=；
根据公式P=Fv可知：；
那么P1=3P2。
6.（2020·余姚模拟）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。已知A的质量是1kg，B的质量为0.5kg。不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的是( )
A.物体A对地面的压力为10N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向右
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
【答案】D
【解析】A.物体A对地面的压力为：F压=GA+GB=（1kg+0.5kg）×10N/kg=15N，故A错误；
B.绳子对物体A的拉力为：；
绳子拉动物体A的功率为：PA=FAvA=5N×0.2m/s=1W，故B错误；
C.物体B处于静止状态，它受到的拉力和摩擦力相互平衡，因此摩擦力f=F示数=3N。因为拉力的方向向右，所以摩擦力的方向向左，故C错误；
D.无论物体A的移动速度如何，对B和A之间的压力以及接触面的粗糙程度都没有影响，因此B受到的摩擦力还是3N，测力计的示数保持3N不变，故D正确。
7.（2019九上·义乌月考）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。则F2的功率为________，如果增大F2，物体A________ 。（填“向左运动”或“向右运动”或“静止”）
【答案】0.6W；静止
【解析】（1）拉力F2移动的速度为：v2=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s；
拉力F2的功率为：P2=F2v2=3N×0.2m/s=0.6W；
（2）当A保持静止状态时，它受到地面向左的静摩擦力，B对它的向左的滑动摩擦力，以及向后的拉力F1，它们之间的关系为：F1=f地面+fab；增大F2，由于B对A的压力和粗糙程度不变，所以fab不变，那么A依然受到平衡力，处于静止状态。
8.（2019九上·宁波期末）物理实验要遵循实事求是的原则。小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中， 完成了如图所示的实验并记录了数据。
实验次数
物重G/N
使用定滑轮时测力计的示数F1/N
使用动滑轮时测力计的示数F2/N
1
1.00
0.60
0.65
2
1.50
1.10
0.90
3
2.00
1.60
1.15
通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）在使用定滑轮时，测力计的示数总是小于物体的重力， 这与使用定滑轮不省力相矛盾，请仔细观察实验装置图， 分析造成这一现象的原因是________；
（2）在使用动滑轮提升物体时，测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故，你同意小明的猜想吗？________。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，利用小明测得的数据可求出动滑轮的重力为________N。
【答案】（1）弹簧测力计本身有重力（2）同意；0.3
【解析】（1）一般情况下，我们是忽略弹簧测力计的重力的，但当物体重力比较小时，它的影响就比较明显；
（2）克服滑轮与绳子之间的摩擦、绳子自身的重力，都会影响弹簧测力计的示数；一个动滑轮上承担重物的绳子有2段，可根据计算动滑轮的重力。
【解答】（1）观察实验装置图可知，定滑轮左边绳子的拉力等于钩码的重力，右边绳子的拉力等于弹簧测力计和人的拉力之和；而两个绳子上的拉力相等，所以测力计的示数会小于物体的重力，即造成这一现象的原因是：弹簧测力计本身有重力；
（2）动滑轮的重力赫尔绳子与滑轮之间的摩擦都会影响测力计的示数，所以我同意小明的猜想；
根据实验（1）得到，那么动滑轮的重力：。
9.如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B，已知两物体重力GA＝1.75GB。当对A施以竖直向上的拉力FA＝1500N时，物体A静止，受到地面支持力是NA；当对B施以竖直向上的拉力FB＝1000N时，物体B也静止，受到地面支持力是NB，且NA＝2NB。求：
（1）物体A的重力GA和地面支持力NA大小。
（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F＝625N的拉力时，物体B恰好以速度v被匀速提升，已知此时拉力F功率为500W，滑轮组机械效率为80%，不计各种摩擦和绳子质量，物体B的速度v为多少？
【答案】（1）对A，由力的平衡条件可得，FA＋NA＝GA，即1500N＋NA＝GA……①
已知两物体重力GA＝1.75GB，且NA＝2NB，
所以①式可写为1500N＋2NB＝1.75GB……②
对B，由力的平衡条件可得，FB＋NB＝GB，即1000N＋NB＝GB……③
②－③得，500N＋NB＝0.75GB……④
③－④得，500N＝0.25GB，GB＝2000N，则NB＝1000N，GA＝3500N，NA＝2000N。
（2）已知绳子自由端的拉力F＝625N，η＝80%，物体B重为2000N，设承担物重的绳子段数为n，则η＝ ＝ ＝ ＝ ＝80%，n＝4。
又因为拉力F做功的功率P＝500W，
由P＝ ＝ ＝Fv得，绳子自由端运动的速度v绳＝ ＝ ＝0.8m/s，则物体B匀速上升的速度v＝ v绳＝ ×0.8m/s＝0.2m/s。
【解析】（1）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识得到绳子的拉力FA、地面的支持力NA和重力GA的关系式；同理，对物体B进行受力分析，得到FB、地面的支持力NB和重力GB的关系式。将这两个关系式与两个物体重力之间的关系，支持力之间的关系式联立计算即可；
（2）当物体B匀速上升时，可根据公式 计算出动滑轮上承担重力的绳子段数n。接下来根据公式P=Fv绳计算出绳子自由端的移动速度，最后根据v绳=nv计算物体B上升的速度。
10.如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G＝80N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图像如图丙所示。已知在2～4s内重物上升的竖直高度为2m，求：
（1）在4～6s内，重物克服重力做功的功率。
（2）在2～4s内，绳自由端下降的平均速度。
（3）在0～2s内，重物对地面的压力大小。
【答案】（1）由图丙可知，在4～6s内，重物做匀速直线运动，其速度v3＝2.0m/s，由P=Fv得，重物克服重力做功的功率P＝Gv3＝80N×2.0m/s＝160W。
（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，已知在2～4s内重物上升的竖直高度为2m，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，所用的时间t＝4s－2s＝2s，则在2～4s内，绳自由端下降的平均速度v＝ ＝ ＝2m/s。
（3）由图丙可知，物体在4～6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3＝50N，因为不计绳重和摩擦，则由F＝ (G＋G动)得，动滑轮的重力G动＝nF3－G＝2×50N－80N＝20N，
在0～2s内，由图乙可知此时的拉力F1＝30N，
把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，
由力的平衡条件得，F支＋2F1＝G＋G动，
则地面对物体的支持力F支＝G动＋G－2F1＝20N＋80N－2×30N＝40N，
根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力F压＝F支＝40N。
【解析】（1）首先根据丙图确定4~6s内重物上升的速度v3，然后根据功率公式P=Fv3=Gv3计算克服重力做功的功率；
（2）根据甲图确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算2~4s内绳子自由端下降的距离，最后根据速度公式计算自由端下降的速度即可；
（3）由图丙可知，物体在4～6s内做匀速直线运动，根据乙图确定这段时间内的拉力，然后根据 计算出动滑轮的重力。根据乙图确定0~2s内绳子上的拉力F1， 将动滑轮和物体看做一个整体进行受力分析，它们受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，根据二力平衡的知识列出关系式计算得到地面对重物的支持力，最后根据相互作用力原理计算出重物对地面的压力。
11.（2020·吴兴模拟）如图所示，浸没在水中一定深度的物体A，质量为30kg，体积为10dm3；现用动滑轮缓慢匀速提升；若不计摩擦、绳重和动滑轮重。计算：
（1）浸没在水中一定深度的物体A所受浮力是多少？
（2）若将物体A从图示位置缓慢匀速提升1m，此过程中物体A未露出水面，拉力F做的功是多少？
（3）若将物体A从图示位置缓慢匀速提升出水面一定高度，在答题纸的坐标图中大致作出，此过程中拉力F与上升高度h的变化关系图像。（不需要标注相关数据）
【答案】（1）F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-3m3=100N
（2）G=mg=30kg×10N/kg=300N
F=1/2(G-F浮)=1/2(300N-100N)=100N
s=2h=2×1m=2m
W=Fs=100N×2m=200J
（3）
【解析】（1）当物体浸没在水中时，根据阿基米德原理 F浮=ρ水gV排 计算物体受到的浮力；
（2）首先根据G=mg计算出物体的重力，然后根据F拉=G-F浮计算出动滑轮对物体的拉力，接下来根据计算出自由端的拉力；根据s=nh计算出自由端移动的距离，最后根据公式 W=Fs 计算拉力F做的功；
（3）首先根据阿基米德原理分析浮力的变化趋势，然后推导出自由端的拉力与浮力的关系，并判断自由端拉力F的变化趋势。
【解答】（1） 浸没在水中一定深度的物体A所受浮力：
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-3m3=100N ；
（2） 物体的重力为：G=mg=30kg×10N/kg=300N；
自由端的拉力：；
自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m；
自由端拉力做的功：W=Fs=100N×2m=200J。
（3）当物体的上表面出水前，物体排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，浮力不变；当物体的上表面出水后到下表面出水前，物体排开水的体积变小，根据 F浮=ρ水gV排可知，浮力变小；当物体完全出水后，受到的浮力为零保持不变。
根据公式可知，自由端的拉力与浮力的变化趋势相反，即先保持不变，在逐渐增大，最后保持不变，如下图所示：
浙教版 九年级科学第三章《能量的转化与守恒》
第4节 简单机械
精选练习
一、夯实基础
1.（2019•温州一模）一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出比较这两个装置（绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计），下列说法正确是（）
A．乙比甲省力 B．甲比乙省力 C．甲比乙省功 D．乙比甲省功
【答案】A
【解析】由图可知，甲图使用的是定滑轮，拉力等于汽车受到的阻力；
乙图使用的是动滑轮，拉力为汽车所受阻力的一半，所以乙方法能省力；根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。
2.如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】不考虑自重和摩擦，那么拉力做的总功与克服重力做的有用功相等，据此计算拉力F1；
A.根据W总=W有得到：F1×4m=G×2m；解得：；
B.承担重力的绳子段数n=3，绳子的拉力；
C.动滑轮受到向上的拉力F3，向下的两个拉力，它们都等于物体的重力G，根据二力平衡的知识得到：拉力F3=2G；
D.根据杠杆的平衡条件得到：F4×L1=G×L2；
；那么拉力。因此所需动力最小的是D。
3.小柯用图中装置提升重为400N的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N
D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向
【答案】C
【解析】下面的滑轮跟随物体一起运动，是动滑轮；上面的滑轮不随物体一起运动，为定滑轮，故A错误；
动滑轮上有两根绳子，那么当绳子拉过1m时，物体上升的高度，故B错误；
物体匀速上升时，人的拉力为：，故C正确；
因为拉力F
A.F3＜F1＜F2 B.F1＜F2＜F3 C.F2＜F1＜F3 D.F3＜F2＜F1
【答案】C
【解析】左图；定滑轮不省力不费力，那么拉力等于地面对A的摩擦力，即F1=f；
中图：动滑轮可以省一半的力，那么拉力等于地面对A摩擦力的一半，即F2=；
右图：动滑轮受到两个向左的拉力，都等于地面对A的摩擦力，向右的一个拉力F3。根据二力平衡的知识得到，拉力F3=2f。
因此三个拉力的大小关系为：F2＜F1＜F3。
5.如图甲，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧测力计和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A.拉力F为2N
B.此滑轮是定滑轮
C.拉力F的功率为0.4W
D.以物体A为参照物，弹簧测力计是静止的
【答案】A
【解析】A.根据图乙可知，测力计的分度值为1N，那么拉力F等于2N，故A正确；
B.此滑轮跟随物体一起移动，是动滑轮，故B错误；
C.拉力移动的速度v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s，那么拉力F的功率：P=Fv=2N×0.4m/s=0.8W，故C错误；
D.以物体A为参照物，弹簧测力计相对与它的位置不断变化，因此它是运动的，故D错误。
6.（2019春•惠山区校级月考）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（ ）
A．20 N B．25 N C．30 N D．35 N
【答案】D
【解析】由题图可知：拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示，根据杠杆的平衡条件Fl=（G+G轮）r，
7.某人到健身房进行健身活动。用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉功能。使用时，若绳A处固定不动，手在B处用力FB拉绳，使重物G匀速上升；若绳B处固定不动，腿在A处用力FA拉绳，使重物G匀速上升。下列说法中正确的是（ ）
A.FA＞FB B.FA＜FB C.FA＝FB D.条件不足，无法确定
【答案】B
【解析】当B处固定不动时，中间的滑轮保持静止状态，为定滑轮，根据定滑轮的工作特点计算拉力FA。当A处固定不动时，中间的滑轮跟随物体一起运动，为动滑轮，根据动滑轮的工作特点计算拉力FB，最后将二者比较即可。
【解答】当B处固定不动时，中间的滑轮保持静止状态，为定滑轮；
因为定滑轮不省力不费力，
所以拉力FA=G；
当A处固定不动时，中间的滑轮跟随物体一起运动，为动滑轮；
动滑轮受到一个向上的拉力FB，两个向下的拉力G，
那么拉力FB=2G；
因此FA
8.如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动4m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（ ）
A.160J B.200J C.20J D.180J
【答案】C
【解析】当使用滑轮组水平拉动物体时，根据二力平衡计算出拉力F，再根据s=计算出拉力F移动的距离，最后根据公式W=Fs计算拉力做的功即可。
【解答】当物体A做匀速直线运动时，动滑轮受到向左的拉力F，向右的两个拉力F拉=f，
根据二力平衡的知识得到：拉力F=2F拉=2f=2×5N=10N；
拉力F移动的距离；
那么拉力F做的功：W=Fs=10N×2m=20J。
9.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A.0.4J 83.3% B.0.8J 91.7% C.0.8J 83.3% D.0.4J 91.7%
【答案】C
【解析】使用滑轮组提升重物时，根据W有=Gh计算有用功，根据W总=Fs计算总功，根据计算机械效率，根据W额=W总-W有计算额外功。
滑轮组做的有用功W有=Gh=10N×0.4m=4J；
总功：W总=Fs=6N×（2×0.4m）=4.8J；
那么额外功：W额=W总-W有=4.8J-4J=0.8J；
滑轮组的机械效率。
10.如图，A物体在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右匀速运动(不计滑轮与细绳的摩擦及重力)，若A物体与桌面间的摩擦力为1N，g取10N/kg，下列说法中错误的是（ ）
A.拉力F做功的功率是3W
B.B物体的质量是2.7kg
C.B物体上升的速度是0.1m/s
D.A物体运动1s则B物体克服重力做功3J
【答案】D
【解析】A.拉力F做功的功率P=Fv=10N×0.3m/s=3N，故A正确不合题意；
B.物体A做匀速直线运动，它受到向左的滑轮上的拉力、摩擦力和向右的拉力，那么F=f+F滑，即10N=1N+F滑动，那么滑轮上绳子的拉力F滑动=9N。根据nF=G=mg得到：3×0.9N=m×10N/kg，那么物体B的质量为2.7kg，故B正确不合题意；
C.根据公式v=nvB得到，物体B上升的速度，故C正确不合题意；
D.A物体运动1s，那么B物体也运动1s，那么物体B上升的高度hB=vBt=0.1m/s×1s=1m，那么物体B克服重力做功：WB=GBHB=2.7kg×10N/kg×1m=2.7J，故D错误符合题意。
11.（2020·杭州模拟）如图所示，重2250N的 π 形钢架与地面的接触面积为2000cm2，重500N的物体底面积为0.25m2，人未施力时，物体对地面的压强为________Pa；当物体被匀速提起时，钢架对地面的压强为________Pa（不计绳重、滑轮重和摩擦），若在此过程中，物体上升的高度为2米，求人所做的功是________。
【答案】2000；1.5×104；103焦
【解析】（1）首先根据F1=G1计算出物体对地面的压力，再根据压强公式计算物体对地面的压强；
（2）当物体被匀速提起时，通过对物体受力分析根据二力平衡的知识计算出绳子上的拉力，再对钢架进行受力分析计算出钢架对地面的压力，最后由压强公式可求得钢架对地面的压强；
（3）已知物体的重力和物体提升的高度，根据公式W=Gh可求人做的功。
【解答】（1）物体对地面的压力F1=G1=500N，
物体对地面的压强；
（2）设人拉绳的拉力为F，当物体匀速上升时，即2F=G，
则绳子上的拉力；
钢架受到向下的重力，向下的3个拉力，向上的支持力，
根据二力平衡的知识可知：F支=3F+G=3×250N+2250N=3000N；
钢架受到的支持力和对地面的压力是相互作用力，即F2=F支；
则压强；
（3）人做的功W=Gh=500N×2m=1000J。
12.（2020九下·绍兴月考）如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为________帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3=________ ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3=________。
【答案】（1）3x104 （2）2：1：4 （3）1：1：1
【解析】（1）在水平面上，物体M对地面的压力等于自身的重力，即F=G=mg，然后根据公式计算压强；
（2）根据二力平衡的知识计算出拉力，然后进行比较；
（3）不计滑轮重及摩擦，那么整个机械不做额外功，则拉力做的总功率等于直接拉动物体做功的功率，据此比较即可。
【解答】（1）物体M对地面的压力F=G=mg=7.5kg×10N/kg=75N；
它对地面的压强为：；
（2）设物体M受到地面的摩擦力为f，那么甲中：；
乙中：，即； 丙中：2f=F3。
那么 F1：F2：F3= ；
（3）不计滑轮重及摩擦，那么整个机械不做额外功，则拉力做的总功率等于直接拉动物体做功的功率。
根据P=Fv可知，拉力做功的功率相等，即 P1：P2：P3= 1：1：1。
13.（2020九上·诸暨期末）如图所示，物体A在水平桌面上，绳重及摩擦不计，动滑轮重为2N。当B物体重为8N时，它恰好能匀速下降。
（1）以上装置中属于动滑轮的是________(填字母)。
（2）若用一个水平向左的力F拉物体A，使其向左匀速运动，则这个力F大小应为________N。
【答案】（1）M （2）10
【解析】（1）随物体一起移动的滑轮叫动滑轮，不随物体一起移动的滑轮叫定滑轮；
（2）当物体B匀速下降时，根据计算出作用在物体A上向右的拉力F'，然后根据二力平衡计算出物体A受到的向左的摩擦力；当物体A向左匀速运动时，物体A受到向左的拉力F'、向右的拉力F和摩擦力f，根据公式F=F'+f计算即可。
【解答】（1）滑轮M随物体B一起上下移动，是动滑轮；滑轮N固定在桌面上，是定滑轮；
（2）当物体B匀速下降时，
作用在物体A上向右的拉力；
因为物体A受到平衡力，
所以它受到的摩擦力f=F'=5N；
当物体A向左匀速运动时，
水平向左的拉力F=F'+f=5N+5N=10N。
14.利用如图所示的滑轮组，用F＝1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动10s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：
（1）货物A在10s内移动的距离。
（2）这个过程中拉力F的功率。
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
【答案】（1）货物A在10s内移动的距离sA＝vAt＝0.1m/s×10s＝1m
（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n＝2，绳子自由端移动的速度v绳＝nvA＝2×0.1m/s＝0.2m/s，拉力的功率P＝ ＝ ＝Fv绳＝1000N×0.2m/s＝200W。
（3）由η＝ ＝ ＝ 得，f＝nηF＝2×75%×1000N＝1500N。
【解析】（1）根据速度公式sA＝vAt计算货物移动的距离；
（2）首先确定动滑轮上承担拉力的绳子段数n，然后根据v绳＝nvA计算出绳子自由端移动的速度，最后根据P=Fv绳计算拉力的功率。
（3）当使用滑轮组水平拉动物体时，滑轮组的机械效率 ，据此计算水平地面对货物的摩擦力大小。
15.（2020·黄岩模拟）工农业生产中常用定滑轮、动滑轮或滑轮组来提升重物。某实验小组进行了以下实验：
（1）研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可知：使用定滑轮________。
（2）在探究“动滑轮能否省力”的实验中，测得动滑轮重G0=1N，使用如图乙所示的实验装置。改变动滑轮所挂钩码的数量，测量每次所挂钩码的重力G，获得动滑轮匀速上升时弹簧测力计的示数F，得到下表所示数据：
分析表中各次实验的F/(G+G0)值，如果忽略摩擦、绳重及实验误差，可以发现：F/(G+G0)的值接近等于________，即可得出使用动滑轮能省一半力的结论。
（3）为了探究滑轮组提升重物能否省功，请利用图丙的装置和刻度尺设计实验方案并分析结论。
实验步骤：________
结论：当________时，即证明滑轮组提升重物时不能省功。
【答案】（1）不能省力但能改变力的方向
（2）0.5
（3）⒈用弹簧测力计测量钩码所受的重力G和动滑轮的重G0; ⒉按如图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置； ⒊匀速向上拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s； ⒋算出Gh和Fs，比较它们的大小； ⒌改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。；拉力组的功大于或等于滑轮租提升重物时对重物做的功
【解析】（1）通过比较拉力的大小，判断定滑轮能否省力；与直接用手拉动比较，确定定滑轮能否改变力的方向；
（2）分别计算出 F/(G+G0) 的比值，然后填空即可；
（3）根据滑轮组机械效率可知，测量滑轮组的机械效率关键是测量出物体的重力G、自由端的拉力F、物体上升的高度h和自由端移动的距离s，注意要改变钩码上升的高度，多做几次实验，保证实验结论的客观准确。将自由端的拉力做的功与提升物体做的功比较，如果前者大，那么不能省功。
【解答】（1）根据图甲可知，拉力与物重相等，所以定滑轮不省力；直接提升物体拉力向上，而使用定滑轮方向向下，因此定滑轮可以改变力的方向。
（2）将表格中每组对应的数据计算，得到 F/(G+G0)的值接近等于 0.5， 即可得出使用动滑轮能省一半力的结论。
（3）实验步骤： 1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G和动滑轮的重G0;
⒉按如图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置；
⒊匀速向上拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。
⒋算出Gh和Fs，比较它们的大小；
⒌改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。
结论：当拉力做的功大于或等于滑轮租提升重物时对重物做的功时，即证明滑轮组提升重物时不能省功。
16.（2019九上·杭州月考）小金用如图甲所示的装置探究滑轮组的省力情况：(忽略绳重和摩擦)
（1）实验时，应________竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为________ m/s
（3）小金想进一步探究滑轮组的拉力是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在丙图中画出最省力的绳子的绕法。并写出简要的探究方案。
【答案】（1）匀速
（2）0.2
（3）如图
【解析】（1） 实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计，这样系统处于平衡状态，所以此时测力计示数才等于拉力的大小。
（2）根据图分析，绳子的有效段数为n=2，因为绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为：s=nh，两边同除以时间t，则有v自=nv物， 所以如果重物以0.1m/s的速度匀速上升，那么弹簧测力计竖直向下移动的速度为：v自=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s。
（3）最省力的绳子的绕法如图
二、提升训练
1.（2019•宁波模拟）如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当只用竖直向下4N的力F1拉重为2N的物体A时，物体B以0.2m/s的速度匀速向右运动。当只用水平向左的力F2拉物体B时，物体A以0.3m/s速度匀速上升。若不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，则下列判断错误的是（ ）
A．物体B运动时受到的摩擦力为18N B．拉力F2大小为24N
C．拉力F1的功率为0.8W D．拉力F2的功率为2.4W
【答案】C
【解析】由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，
A、不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，
当B水平匀速向右运动时，由力的平衡条件得物体B运动时受到的摩擦力：
f=n（F1+GA）=3×（4N+2N）=18N，故A正确；
B、水平向左匀速拉物体B时，因B对水平面的压力不变、接触面的粗糙不变，所以B受到的摩擦力仍然为18N，
由力的平衡条件可得拉力F2：F2=nGA+f=3×2N+18N=24N，故B正确；
C、用力F1竖直向下拉物体A时，物体A的速度：vA=nvB=3×0.2m/s=0.6m/s，
则拉力F1的功率：P1=F1vA=4N×0.6m/s=2.4W，故C错误；
则拉力F2的功率：P2=F2vB′=24N×0.1m/s=2.4W，故D正确。
2.如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是（ ）
A.绳端移动速度为0.2m/s
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2，物体A可能向左运动
【答案】D
【解析】（1）根据v=nvB计算计算绳子端移动的速度；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据F拉=nF2计算测力计的示数；
（3）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析它是否受到静摩擦力；
（4）根据影响滑动摩擦力的因素判断它是否发生改变即可。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子有2段，那么绳端移动的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确不合题意；
定滑轮上连接的绳子有3段，那么测力计的示数F拉=nF2=3×3N=9N，故B正确不合题意；
物体B在A上做匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物体A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力为：6N-4N=2N，且方向向左。根据二力平衡的知识可知，此时物体A肯定受到地面的静摩擦力为2N，方向向右，故C正确不合题意；
增大F2，物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度保持不变，因此二者之间的摩擦力保持不变，物体A不可能向左运动，故D错误符合题意。
3.如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是(杠杆上标度的间距相等)（ ）
A.270N B.360N C.540N D.720N
【答案】B
【解析】首先根据计算出作用在杠杆左端的拉力F拉，再根据杠杆的平衡条件计算出作用在A点向上的拉力F。
根据图片可知，动滑轮上承担重力的绳子n=2，
那么作用在杠杆左端的拉力；
根据杠杆的平衡条件得到：F拉×L2=F×OA；
270N×4L=F×3L；
解得：F=360N。
4.把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（ ）
A.A上升 B.A下降 C.A、B均静止 D.无法判断
【答案】B
【解析】假设整个装置处于静止状态，首先根据A的重力和滑轮组的特点计算动滑轮上面两个拉力的大小，然后与物体B的重力大小进行比较，从而确定B的运动状态即可。
【解答】假设A处于静止状态，
根据二力平衡的知识可知，绳子上的拉力F=GA；
那么动滑轮受到的向上的两个绳子上的拉力之和F'=2GA，向下的拉力GB；
因为GA=GB；
所以F'>GB；
因此物体B不能处于静止状态，而是向上运动；
那么物体A就会向下运动。
5.（2020·宁波模拟）如图所示，滑轮组在拉力F1的作用下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80%，物体A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为P1，若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动，拉力F2的功率为P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A.F1=168N，P1=225W B.F2=210N，P2=30W C.F2=3F1，P1=P2 D.F1=F2，P1=3P2
【答案】D
【解析】（1）首先根据二力平衡计算出A受到的摩擦力和它受到的拉力的关系，然后以动滑轮为受力对象，根据二力平衡计算出拉力F与A受到摩擦力的关系，最后比较不同状态下的拉力大小；
（2）根据公式P=Fv计算两个功率之间的关系。
【解答】动滑轮受到水平向右的拉力F、向左的拉力F拉共3个，那么3F拉=F。
当物体A做匀速直线运动时，它受到的摩擦力与拉力相互平衡，即滑轮对它的拉力F拉=f；
那么F=3f。
因为物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，
所以速度不同时摩擦力f相同，
因此拉力F相等，即F1=F2。
当物体A以1.5m/s速度运动时，拉力F1的速度为v1=；
当物体A以0.5m/s速度运动时，拉力F1的速度为v2=；
根据公式P=Fv可知：；
那么P1=3P2。
6.（2020·余姚模拟）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。已知A的质量是1kg，B的质量为0.5kg。不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的是( )
A.物体A对地面的压力为10N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N，方向水平向右
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
【答案】D
【解析】A.物体A对地面的压力为：F压=GA+GB=（1kg+0.5kg）×10N/kg=15N，故A错误；
B.绳子对物体A的拉力为：；
绳子拉动物体A的功率为：PA=FAvA=5N×0.2m/s=1W，故B错误；
C.物体B处于静止状态，它受到的拉力和摩擦力相互平衡，因此摩擦力f=F示数=3N。因为拉力的方向向右，所以摩擦力的方向向左，故C错误；
D.无论物体A的移动速度如何，对B和A之间的压力以及接触面的粗糙程度都没有影响，因此B受到的摩擦力还是3N，测力计的示数保持3N不变，故D正确。
7.（2019九上·义乌月考）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。则F2的功率为________，如果增大F2，物体A________ 。（填“向左运动”或“向右运动”或“静止”）
【答案】0.6W；静止
【解析】（1）拉力F2移动的速度为：v2=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s；
拉力F2的功率为：P2=F2v2=3N×0.2m/s=0.6W；
（2）当A保持静止状态时，它受到地面向左的静摩擦力，B对它的向左的滑动摩擦力，以及向后的拉力F1，它们之间的关系为：F1=f地面+fab；增大F2，由于B对A的压力和粗糙程度不变，所以fab不变，那么A依然受到平衡力，处于静止状态。
8.（2019九上·宁波期末）物理实验要遵循实事求是的原则。小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中， 完成了如图所示的实验并记录了数据。
实验次数
物重G/N
使用定滑轮时测力计的示数F1/N
使用动滑轮时测力计的示数F2/N
1
1.00
0.60
0.65
2
1.50
1.10
0.90
3
2.00
1.60
1.15
通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）在使用定滑轮时，测力计的示数总是小于物体的重力， 这与使用定滑轮不省力相矛盾，请仔细观察实验装置图， 分析造成这一现象的原因是________；
（2）在使用动滑轮提升物体时，测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故，你同意小明的猜想吗？________。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，利用小明测得的数据可求出动滑轮的重力为________N。
【答案】（1）弹簧测力计本身有重力（2）同意；0.3
【解析】（1）一般情况下，我们是忽略弹簧测力计的重力的，但当物体重力比较小时，它的影响就比较明显；
（2）克服滑轮与绳子之间的摩擦、绳子自身的重力，都会影响弹簧测力计的示数；一个动滑轮上承担重物的绳子有2段，可根据计算动滑轮的重力。
【解答】（1）观察实验装置图可知，定滑轮左边绳子的拉力等于钩码的重力，右边绳子的拉力等于弹簧测力计和人的拉力之和；而两个绳子上的拉力相等，所以测力计的示数会小于物体的重力，即造成这一现象的原因是：弹簧测力计本身有重力；
（2）动滑轮的重力赫尔绳子与滑轮之间的摩擦都会影响测力计的示数，所以我同意小明的猜想；
根据实验（1）得到，那么动滑轮的重力：。
9.如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B，已知两物体重力GA＝1.75GB。当对A施以竖直向上的拉力FA＝1500N时，物体A静止，受到地面支持力是NA；当对B施以竖直向上的拉力FB＝1000N时，物体B也静止，受到地面支持力是NB，且NA＝2NB。求：
（1）物体A的重力GA和地面支持力NA大小。
（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F＝625N的拉力时，物体B恰好以速度v被匀速提升，已知此时拉力F功率为500W，滑轮组机械效率为80%，不计各种摩擦和绳子质量，物体B的速度v为多少？
【答案】（1）对A，由力的平衡条件可得，FA＋NA＝GA，即1500N＋NA＝GA……①
已知两物体重力GA＝1.75GB，且NA＝2NB，
所以①式可写为1500N＋2NB＝1.75GB……②
对B，由力的平衡条件可得，FB＋NB＝GB，即1000N＋NB＝GB……③
②－③得，500N＋NB＝0.75GB……④
③－④得，500N＝0.25GB，GB＝2000N，则NB＝1000N，GA＝3500N，NA＝2000N。
（2）已知绳子自由端的拉力F＝625N，η＝80%，物体B重为2000N，设承担物重的绳子段数为n，则η＝ ＝ ＝ ＝ ＝80%，n＝4。
又因为拉力F做功的功率P＝500W，
由P＝ ＝ ＝Fv得，绳子自由端运动的速度v绳＝ ＝ ＝0.8m/s，则物体B匀速上升的速度v＝ v绳＝ ×0.8m/s＝0.2m/s。
【解析】（1）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识得到绳子的拉力FA、地面的支持力NA和重力GA的关系式；同理，对物体B进行受力分析，得到FB、地面的支持力NB和重力GB的关系式。将这两个关系式与两个物体重力之间的关系，支持力之间的关系式联立计算即可；
（2）当物体B匀速上升时，可根据公式 计算出动滑轮上承担重力的绳子段数n。接下来根据公式P=Fv绳计算出绳子自由端的移动速度，最后根据v绳=nv计算物体B上升的速度。
10.如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G＝80N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图像如图丙所示。已知在2～4s内重物上升的竖直高度为2m，求：
（1）在4～6s内，重物克服重力做功的功率。
（2）在2～4s内，绳自由端下降的平均速度。
（3）在0～2s内，重物对地面的压力大小。
【答案】（1）由图丙可知，在4～6s内，重物做匀速直线运动，其速度v3＝2.0m/s，由P=Fv得，重物克服重力做功的功率P＝Gv3＝80N×2.0m/s＝160W。
（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，已知在2～4s内重物上升的竖直高度为2m，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，所用的时间t＝4s－2s＝2s，则在2～4s内，绳自由端下降的平均速度v＝ ＝ ＝2m/s。
（3）由图丙可知，物体在4～6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3＝50N，因为不计绳重和摩擦，则由F＝ (G＋G动)得，动滑轮的重力G动＝nF3－G＝2×50N－80N＝20N，
在0～2s内，由图乙可知此时的拉力F1＝30N，
把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，
由力的平衡条件得，F支＋2F1＝G＋G动，
则地面对物体的支持力F支＝G动＋G－2F1＝20N＋80N－2×30N＝40N，
根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力F压＝F支＝40N。
【解析】（1）首先根据丙图确定4~6s内重物上升的速度v3，然后根据功率公式P=Fv3=Gv3计算克服重力做功的功率；
（2）根据甲图确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算2~4s内绳子自由端下降的距离，最后根据速度公式计算自由端下降的速度即可；
（3）由图丙可知，物体在4～6s内做匀速直线运动，根据乙图确定这段时间内的拉力，然后根据 计算出动滑轮的重力。根据乙图确定0~2s内绳子上的拉力F1， 将动滑轮和物体看做一个整体进行受力分析，它们受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，根据二力平衡的知识列出关系式计算得到地面对重物的支持力，最后根据相互作用力原理计算出重物对地面的压力。
11.（2020·吴兴模拟）如图所示，浸没在水中一定深度的物体A，质量为30kg，体积为10dm3；现用动滑轮缓慢匀速提升；若不计摩擦、绳重和动滑轮重。计算：
（1）浸没在水中一定深度的物体A所受浮力是多少？
（2）若将物体A从图示位置缓慢匀速提升1m，此过程中物体A未露出水面，拉力F做的功是多少？
（3）若将物体A从图示位置缓慢匀速提升出水面一定高度，在答题纸的坐标图中大致作出，此过程中拉力F与上升高度h的变化关系图像。（不需要标注相关数据）
【答案】（1）F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-3m3=100N
（2）G=mg=30kg×10N/kg=300N
F=1/2(G-F浮)=1/2(300N-100N)=100N
s=2h=2×1m=2m
W=Fs=100N×2m=200J
（3）
【解析】（1）当物体浸没在水中时，根据阿基米德原理 F浮=ρ水gV排 计算物体受到的浮力；
（2）首先根据G=mg计算出物体的重力，然后根据F拉=G-F浮计算出动滑轮对物体的拉力，接下来根据计算出自由端的拉力；根据s=nh计算出自由端移动的距离，最后根据公式 W=Fs 计算拉力F做的功；
（3）首先根据阿基米德原理分析浮力的变化趋势，然后推导出自由端的拉力与浮力的关系，并判断自由端拉力F的变化趋势。
【解答】（1） 浸没在水中一定深度的物体A所受浮力：
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-3m3=100N ；
（2） 物体的重力为：G=mg=30kg×10N/kg=300N；
自由端的拉力：；
自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m；
自由端拉力做的功：W=Fs=100N×2m=200J。
（3）当物体的上表面出水前，物体排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，浮力不变；当物体的上表面出水后到下表面出水前，物体排开水的体积变小，根据 F浮=ρ水gV排可知，浮力变小；当物体完全出水后，受到的浮力为零保持不变。
根据公式可知，自由端的拉力与浮力的变化趋势相反，即先保持不变，在逐渐增大，最后保持不变，如下图所示：
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