第12.2讲 滑轮【教材为纲·探题源】-2024年中考物理一轮复习讲义

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知识点1：滑轮
定滑轮：高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，它的轴固定不动，这种滑轮叫做定滑轮。定滑轮可以改变力的方向，但不能省力，相当于一个等臂杠杆。

动滑轮：电动起重机吊钩上有一种滑轮，它的轴可以随被吊物体一起运动，当电动机转动并收绳子时，物体和滑轮就被提起，这种滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向且费距离，相当于一个省力杠杆。
滑轮组：既可以省力也可以改变力的方向，但不能省功和省距离。
轮轴和斜面：轻轻转动门把手，就可以把门打开；司机用不大的力转动方向盘，在轴上就能产生较大的力使汽车转弯。门把手、方向盘等属于又一类简单机械——轮轴。轮轴由有共同转动轴的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。斜面也是一种简单机械，在生活和生产中随处可见。

【典例探究1】用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同时间内把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，则甲、乙两工人拉力的功率大小为P甲________P乙〔选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【解题思路】如何准确确定承担重物绳子的股数n？
在滑轮组中，承担物重的是吊着动滑轮的那几段绳子．而定滑轮只起改变动力方向的作用．所以，只要数一数有几段绳子吊着动滑轮，就能算出省力到几分之一。
利用“隔离法”可以准确确定承担重物绳子的股数n。方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开来，只算绕在动滑轮上的绳子股数。
【答案】等于
【解析】甲图动滑轮上的绳子根数为2，乙图动滑轮上的绳子根数为3，在不计绳重及机械摩擦的情况下，，由可知甲图拉力的功率为
乙图拉力的功率为
故P甲= P乙。
【典例探究2】如图所示，要想用最小的力将汽车拖出来，请给滑轮组绕绳。
【解题思路】如何组装滑轮组？
首先根据省力公式或根据求出绳子的股数n。然后根据“奇动偶定”的原则(若绳子的起点在动滑轮上，则有奇数股绳子承担重物；若绳子的起点在定滑轮上，则有偶数股绳子承担重物)。结合题目的具体要求组装滑轮。
注意：若求得n不是整数，应采取”进一法”取成整数。
【答案】
【解析】要用最小的力将汽车拖出来，则应有三段绳子吊着动滑轮，绳子的固定端应从动滑轮开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，故如下图所示：
一、单选题
1．（2023·四川自贡·统考中考真题）如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力、、匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．较大B．较大
C．较大D．、、的大小相等
【答案】D
【解析】由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，所以忽略绳子与滑轮的摩擦，匀速向上拉物体时，无论向哪个方向拉动绳子，施加在绳子上的拉力都与物体重力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．（2023·湖南常德·统考中考真题）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（ ）

A．F甲=200N，并向上移动4m
B．F甲=100N，并向上移动2m
C．F乙=200N，并向上移动1m
D．F乙=400N，并向上移动lm
【答案】D
【解析】AB．不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以
拉力端移动的距离为
s=2h=2×2m=4m
故AB错误；
CD．不计绳重、轮重和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力
F乙=2G物=400N
拉力端移动的距离为
故C错误，D正确。
故选D。
3．（2023·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，为了测量某金属块B的密度，小形设计了如图所示的装置，金属块B未放入量筒时，水面位置如图甲所示，将金属块B完全浸没在水中时，水面升高至如图乙所示的位置。当动滑轮下方所挂钩码A的总质量为220g时，A、B在图示位置达到平衡。已知每个滑轮的质量为20g，，绳重与摩擦均不计。下列说法中不正确的是（ ）

A．金属块B的密度为8g/cm3
B．金属块B的体积为10cm3
C．金属块B所受的浮力为0.1N
D．细绳对金属块B的拉力为0.8N
【答案】A
【解析】BC．由图甲可知量筒中水的体积是30mL，图乙中水和金属块的总体积是40mL，金属块的体积
V=40mL-30mL=10mL=10cm3
金属块受到的浮力
故BC正确，不符合题意；
AD．A的重力
GA=mAg=0.22kg×10N/kg=2.2N
每个滑轮的重力
G轮=m轮g=0.02kg×10N/kg=0.2N
滑轮组的动滑轮绕3段绳，绳重与摩擦均不计，绳子的拉力
金属块B的重力
金属块B的密度
故A错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选A。
4．（2023·四川遂宁·统考中考真题）用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】如选项A中图，动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即
如选项B中图，根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得
如选项C中图，设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得
如选项D中图，定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则。综上所述，通过比较得知，B选项中最小，即在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
二、计算题
5．（2023·湖南长沙·统考中考真题）如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦，g取10N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：
（1）杠铃片在0.5s内上升0.2m，杠铃片的速度；
（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。

【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J
【解析】解：（1）杠铃片上升的速度
（2）由图可知，动滑轮由两段绳子承担，即n=2,当动滑轮下挂两个杠铃片，不计绳重和摩擦，握杆对绳子的拉力

（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力所做的功
答：（1）杠铃片的速度为0.4m/s；
（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小为125N；
（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，拉力做的功为45J。
三、填空题
6．（2023·四川达州·统考中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重30N，B重5N，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A匀速向左运动，则拉力F= N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
【答案】 10 20
【解析】[1][2]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知A重30N，B重5N，物体B恰好匀速下降，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即
若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力10N，所以，水平刚好使A匀速向左运动，则拉力F
7．（2023·宁夏·统考中考真题）某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。

（1）图乙的两个滑轮为 作用是 模型所受拉力是 N（忽略沉重和摩擦）；
（2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较 ；
（3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 。
【答案】 定滑轮 改变力的方向 5 小 转换法
【解析】（1）[1][2][3]图乙中两个滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，作用是改变力的方向；使用定滑轮不省力，因此模型所受拉力是
F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N
（2）[4]所挂重物的质量相等，模型所受拉力相等，重物同时开始下落，一段时间后发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较小。
（3）[5]实验中液体阻力大小不易直接测量，是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做转换法。
四、作图题
8．（2023·甘肃金昌·统考中考真题）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。

【答案】
【解析】要使滑轮组最省力，则动滑轮上缠绕的绳子数应最多，由图中可知，滑轮组中有一个动滑轮，则动滑轮上最多可缠绕三股绳子，如下图所示

一、单选题
1．（2023·湖南邵阳·统考三模）下列各种机械中，不省力的机械是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】A．钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．动滑轮最多可以省一半力，但不能改变力的方向。故B不符合题意；
C．定滑轮不省力，但可以改变力的方向。故C符合题意；
D．斜面可以省力，坡度越小越省力，故D不符合题意。
故选C。
2．（2023·江苏宿迁·统考模拟预测）如图所示，一个重G=20N的物体在拉力F的作用下被匀速提升了20cm。若滑轮重为10N、不计绳重和摩擦，则拉力F及其向上移动的距离s分别为（ ）

A．F=10N，s=20cmB．F=10N，s=40cm
C．F=15N，s=20cmD．F=15N，s=40cm
【答案】D
【解析】由图知，使用的是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则拉力为
拉力端向上移动的距离为
s=2h=2×20cm=40cm
故选D。
3．（2023·山东菏泽·统考模拟预测）如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。若不计滑轮重、绳重和摩擦，下列关于该过程的分析正确的是（g=10N/kg）（ ）

A．吊篮的动能增大B．吊篮的机械能守恒
C．电动机对绳子的拉力为800ND．电动机拉动绳子的功率为480W
【答案】D
【解析】A．吊篮匀速上升过程中质量不变，速度不变，所以吊篮的动能不变，故A错误；
B．吊篮匀速上升过程中质量不变，速度不变，动能不变；但吊篮高度增加，重力势能变大，所以吊篮的机械能变大，故B错误；
C．吊篮的总重力
该装置动滑轮上有4段绳子承载重物，所以电动机对绳子的拉力
故C错误；
D．电动机处绳端移动的距离
电动机拉力做的功
电动机拉动绳子的功率
故D正确。
故选D。
4．（2023·广东广州·统考一模）分别使用甲、乙两个滑轮组将重为10N的物体A在2s内匀速拉升20cm，拉力大小如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．甲更省力B．乙绳子自由端移动距离更大
C．两次所做的有用功都是200JD．此过程做的功比做的功多
【答案】D
【解析】由图得，甲滑轮组
乙滑轮组
A．由图得，拉着同一物体，甲绳子末端的拉力大于乙绳子末端的拉力，因此乙更省力，故A错误；
B．由得，乙绳子自由端移动距离更小，故B错误；
C．两次所做的有用功都是
故C错误；
D．此过程做的功
做的功
故D正确。
故选D。
5．（2023·广东广州·统考二模）人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1，功率是P1；再使用定滑轮在相同时间内匀速提升该重物到同一高度，则人的拉力为F2，所做的功是W2，功率是P2，（考虑摩擦因素）则（ ）
A．F1大于F2B．W1大于W2
C．F1小于F2D．P1等于P2
【答案】C
【解析】AC．直接用F1的力匀速提升重物，则F1=G；定滑轮在相同时间内匀速提升该重物到同一高度，考虑摩擦，拉力大小F2＞G，即F1小于F2，故A不符合题意，C符合题意；
B．F1小于F2，使用定滑轮时，拉力移动的距离等于物体上升的高度，根据W=Fs知，W1小于W2，故B不符合题意；
D．时间相同，根据知，P1小于P2，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
6．（2023·吉林延边·统考模拟预测）工人用如图所示的滑轮组来提升货物，已知货物重400N，每个滑轮重50N，若物体在10s内被提升了6m，不计绳重和摩擦，则拉力F是 N，绳自由端移动的速度是 m/s。
【答案】 225 1.2
【解析】[1]由图可知，承担物重绳子的股数是n=2，不计绳重和摩擦，则拉力F为
[2]绳自由端移动的距离
s绳=nh物=2×6m=12m
绳自由端移动的速度
7．（2023·广东中山·华南师范大学中山附属中学校考模拟预测）用如图所示的滑轮组，拉动水平地面上重为100N的物体匀速前进2m，测出绳子上A点拉力的大小为16Ｎ，忽略滑轮和绳重，绳子末端的拉力F至少要等于 N，力F做功 J，此时物体受到地面的摩擦力大小为 N。

【答案】 8 32 16
【解析】[1]对动滑轮进行受力分析，受到了向左的两段绳子的拉力和向右的绳子的拉力，不考虑绳重与摩擦，同一根绳子处处受力相同，故绳子末端的拉力F为
若考虑摩擦力，必然大于8N，故绳子末端的拉力F至少要等于8N。
[2]一共有两段绳子分担动滑轮所受的拉力，故物体移动2m，则绳子移动的距离为4m，则力F做功
[3]对物体A进行受力分析，在水平方向上受到了向左的拉力16N，向右的摩擦力，物体A匀速运动，拉力与摩擦力是平衡力，其大小相等，方向相反，故此时物体受到地面的摩擦力大小为16N。
8．（2023·广东韶关·统考模拟预测）如图所示，把重为1000N的物体A匀速提升2m，不计滑轮自重和摩擦，则作用在细绳自由端的拉力F大小为 N，细绳自由端移动了 m。若提升物体A所用时间为40s，则拉力F做功的功率为 W。

【答案】 500 4 50
【解析】[1]由图知，使用的是动滑轮，因为不计滑轮自重和摩擦，所以拉力
[2]细绳自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
[3]拉力做的功
W=Fs=500N×4m=2000J
拉力做功功率
9．（2023·山东威海·统考一模）如图所示，仓库工人用电动葫芦（滑轮组）将重为3000N的货物匀速吊起，用时10s将货物提升到了2m的高处。已知拉力F的大小为1020N，不计绳重和轴的摩擦，则动滑轮重为 N；拉力的功率为 W。

【答案】 60 612
【解析】[1]由图可知，承担物重绳子的股数n=3，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力
G动=nF-G=3×1020N-3000N=60N
[2]绳子自由端移动的距离
s=nh=3×2m=6m
拉力做的总功
W总=Fs=1020N×6m=6120J
拉力做功的功率
10．（2023·新疆·校联考模拟预测）图中，三个物体的重力均为200N，底面积1m2，方向竖直向上的拉力F=50 N，地面对物体的支持力F1 N，地面受到的压强 Pa。图b中，不计绳和动滑轮的重力摩擦，匀速提升中午时的拉力F2= N，物体上升5m做功 J。图c中，大小活塞的面积之比时5∶1，不计摩擦及活塞的重力，则匀速举起重物时的压力F3= N。

【答案】 150 150 100 500 40
【解析】[1]观察图a发现，静止在水平地面上的物体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的支持力的作用，这三个力的合力为0，则支持力
F1=G-F=200N-50N=150N
[2]地面受到的压强
[3]观察图b发现，动滑轮上有2股绳子，则
[4]物体上升5m克服重力做功
W=F2s=100N×5m=500J
[5]观察图c，设右边活塞的面积为S，大小活塞的面积之比时5∶1，则左边活塞面积为5S，因为两边压强相等，则有
解得
F3=40N
三、作图题
11．（2023·广东清远·统考二模）如图所示，利用滑轮组拉着重物体A沿水平方向做匀速直线运动。请在图中画出滑轮组最省力的绕线情况，并画出A对地面压力的示意图。

【答案】
【解析】水平滑轮组中有一个动滑轮，滑轮组最省力时动滑轮接触绳子的段数最多，绳子由动滑轮为连接起点反向绕成；A对地面压力作用点在接触面中心位置，压力方向沿接触面垂直向下，如图所示：

四、计算题
12．（2023·湖南长沙·校考三模）如图所示，建筑工人用重为20N的动滑轮，将质量为20kg的水泥桶从地面提升到距地面5m高处，用时10s，（忽略绳重和摩擦，g取10N/kg）。求：
（1）水泥桶上升的速度；
（2）水泥桶的重力；
（3）工人提升水泥桶做功的功率。

【答案】（1）0.5m/s；（2）200N；（3）110W
【解析】解：（1）水泥桶上升的速度
（2）水泥桶的重力
G=mg=20kg×10N/kg=200N
（3）由图可知，忽略绳重和摩擦，人的拉力
绳子自由端移动的距离
s=2s桶=2×5m=10m
工人提升水泥桶做功的功率
答：（1）水泥桶上升的速度为0.5m/s；
（2）水泥桶的重力为200N；
（3）工人提升水泥桶做功的功率为110W。