專題 12.2 滑輪【四大題型】八年級(jí)物理下冊(cè)舉一反三系列（人教版）解析版

專題12.2滑輪【四大題型】【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1定、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)】 9【題型2滑輪組承重繩子段數(shù)和自由端移動(dòng)距離的關(guān)系】 11【題型3滑輪組的連線問題】 12【題型4復(fù)雜滑輪組的相關(guān)計(jì)算】 13【知識(shí)點(diǎn)1定、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)】定滑輪的特點(diǎn)：改變力的方向定滑輪的實(shí)質(zhì)：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)使用的等臂杠桿動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：省力動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)：一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂2倍的省力杠桿【題型1定、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)】【例1】（2022·廣東·中考真題）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】A．不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子的段數(shù)n=3，則拉力B．不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子的段數(shù)n=2，則拉力C．定滑輪相當(dāng)于等臂杠桿，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，則拉力D．動(dòng)滑輪相當(dāng)于省力杠桿，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，則拉力綜上，四種裝置勻速提升同一重物，則最省力的是A中的裝置。故選A?！咀兪?-1】（2022·廣西·中考真題）如圖所示的各種工具，正常使用時(shí)省力的是（）A．定滑輪 B．動(dòng)滑輪C．筷子 D．船槳【答案】B【詳解】A．定滑輪的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，使用時(shí)既不省力，也不省距離，故A不符合題意；B．動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，若不計(jì)輪重和摩擦，可以省一半的力，故B符合題意；C．筷子在使用時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故C不符合題意；D．船槳在使用時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿，故D不符合題意。故選B?！咀兪?-2】（2021·湖北荊門·中考真題）日常生活中物理現(xiàn)象無處不在，對(duì)下面四幅生活情景解釋正確的是（）A．圖甲，人跑步時(shí)要利用鞋底與地面間的摩擦B．圖乙，把杯口密閉，即使空氣不能進(jìn)入杯內(nèi)，小孩仍可不斷吸到飲料C．圖丙，如果人站在安全線內(nèi)，會(huì)被進(jìn)站的火車引起的氣流吹到安全線外側(cè)D．圖丁，這個(gè)裝置既省力又能省距離【答案】A【詳解】A．圖甲，人跑步時(shí)，鞋底向后運(yùn)動(dòng)，地面阻礙鞋向后運(yùn)動(dòng)，則產(chǎn)生向前的摩擦力，故要利用鞋底與地面間的摩擦運(yùn)動(dòng)的，故A正確；B．圖乙，把杯口密閉，即使空氣不能進(jìn)入杯內(nèi)，即使空氣不能進(jìn)入杯內(nèi)，杯子和吸管和口腔大氣壓小，但是外界的空氣無法進(jìn)入，故無法喝到飲料，故B錯(cuò)誤；C．圖丙，如果人站在安全線內(nèi)，會(huì)被進(jìn)站的火車引起的氣流，導(dǎo)致安全線內(nèi)空氣流速大，安全線外側(cè)空氣流速小，流速大的地方壓強(qiáng)小，從而產(chǎn)生向火車的壓力，將人壓向火車，故將人壓到安全線內(nèi)，故C錯(cuò)誤；D．圖丁，這個(gè)裝置是動(dòng)滑輪，省力但是費(fèi)距離，故D錯(cuò)誤。故選A。【變式1-3】（2021·山東煙臺(tái)·中考真題）用如圖所示的四種方式勻連提升同一物體（不計(jì)機(jī)械自重和摩擦），其中最費(fèi)力的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】設(shè)物體重力為G，不計(jì)機(jī)械自重和摩擦，則沒有額外功。選項(xiàng)A中為動(dòng)滑輪，拉力F1=2G；選項(xiàng)B中為定滑輪，拉力F2=G；選項(xiàng)C中滑輪組有效繩子段數(shù)n=3，則拉力F3=；選項(xiàng)D中有用功等于總功，斜面長為高的2倍，則W有=W總Gh=F4sGh=F4×2h解得F4=。綜上分析可知，F(xiàn)1最大、最費(fèi)力。故選A?！绢}型2滑輪組承重繩子段數(shù)和自由端移動(dòng)距離的關(guān)系】繩子自由端移動(dòng)的距離S是物體被提高高度的承重的繩子段數(shù)倍數(shù)。用公式來表達(dá)即為：s=nhs：繩子自由端移動(dòng)的距離。

h：重物被提升的高度。n：承重的繩子段數(shù)（與動(dòng)滑輪相連的繩子）。

按要求確定定滑輪個(gè)數(shù)，原則是：一般的：兩股繩子配一個(gè)動(dòng)滑輪?！纠?】（2022·廣西柳州·中考真題）如圖甲，大人、男孩、女孩用兩根相同圓木棍和一根繩子玩“比力氣”的游戲。該游戲裝置與滑輪組類似，圖乙是其示意圖。繩的一端固定在一根木棍上，在兩根木棍上繞幾圈后女孩捆住繩的另一輛向外拉，大人、男孩則各握住一根木棍向外拉，三人中被拉動(dòng)者為負(fù)，他們都使出了最大力氣，仍處于“僵持”狀態(tài)，沒能分出勝負(fù)。忽略繩與木棍之間的摩擦，以下做法中最有可能使女孩獲勝的是（）A．僅將繩在兩木棍上多繞1圈 B．僅將繩在兩木棍上少繞1圈C．僅增加繩的總長 D．僅減小繩的總長【答案】A【詳解】AB．僅將繩在兩木棍上多繞1圈，這樣承擔(dān)男孩所用木棍的繩子的段數(shù)增大，女孩越省力，可能使女孩獲勝，同理可知，僅將繩在兩木棍上少繞1圈，不能使女孩獲勝，故A符合題意，B不符合題意；CD．改變繩的總長，不能改變力的大小，故CD不符合題意。故選A?！咀兪?-1】（2021·廣東深圳·中考真題）如圖，兩個(gè)滑輪組，提升一個(gè)重為17N的物體A（每個(gè)滑輪重相同），使物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，拉力如圖所示，下列說法正確的是（）A．甲中，繩端移動(dòng)的距離為60cm B．乙中，拉力的功率為1.7WC．甲中，動(dòng)滑輪由兩根繩子吊著 D．乙中，動(dòng)滑輪的重力為2N【答案】A【詳解】AC．從甲圖可以看到，在動(dòng)滑輪與定滑輪的中間畫一條虛線，虛線往下，有三條繩子吊著動(dòng)滑輪，即甲中，動(dòng)滑輪由三根繩子吊著，故C錯(cuò)誤；再由題意可知，物體A在2s內(nèi)拉升了20cm，三條繩子吊著動(dòng)滑輪，則甲圖中的繩端移動(dòng)的距離是物體A上升的高度三倍，即甲中，繩端移動(dòng)的距離為60cm，故A正確；B．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，則乙圖中的繩端移動(dòng)的距離是物體A上升的高度兩倍，即相同的時(shí)間2s，那么乙圖中繩端移動(dòng)的速度根據(jù)可知，乙中拉力的功率乙中拉力的功率是1.8W；故B錯(cuò)誤；D．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動(dòng)滑輪，設(shè)動(dòng)滑輪的重力，物體A的重力是17N，則代入數(shù)據(jù)可得解得乙中，動(dòng)滑輪的重力為1N；故D錯(cuò)誤。故選A?！咀兪?-2】（2022·全國·九年級(jí)專題練習(xí)）用如圖所示的滑輪組，勻速直線拉動(dòng)水平地面上重為35N的物體，手的拉力為20N，物體移動(dòng)的速度為0.1m/s，物體受到地面的摩擦力為32N，不計(jì)繩重、滑輪組的摩擦，下列說法正確的是（）A．滑輪組的機(jī)械效率為80% B．動(dòng)滑輪重為5NC．拉力的功率為2W D．10s內(nèi)物體的重力做功為35J【答案】A【詳解】A．滑輪組的機(jī)械效率為故A正確；B．動(dòng)滑輪重為故B錯(cuò)誤；C．拉力的功率為故C錯(cuò)誤；D．重力與移動(dòng)的距離垂直，不做功，10s內(nèi)物體的重力做功為零，故D錯(cuò)誤。故選A。【變式2-3】（2022·山東濰坊·中考真題）圖甲所示為工人師傅乘坐吊籃在高空粉刷樓體外墻的情景，吊籃可在電動(dòng)機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)升降，其簡化結(jié)構(gòu)原理如圖乙所示。吊籃的質(zhì)量為，兩名工人及工具的總質(zhì)量為，某次吊升過程中，吊籃在內(nèi)勻速上升了。不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，關(guān)于該過程的分析正確的是（）A．吊籃的動(dòng)能不變 B．吊籃的機(jī)械能守恒C．電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力為 D．電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)繩子的功率為【答案】AD【詳解】AB．吊籃勻速上升的過程，質(zhì)量不變，速度不變，高度升高，所以動(dòng)能不變，重力勢(shì)能變大，機(jī)械能變大，機(jī)械能不守恒，故A正確，B錯(cuò)誤；C．由圖示知，承重繩子為4根。不計(jì)滑輪重、繩重及摩擦?xí)r，電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力故C錯(cuò)誤；D．繩子在30s內(nèi)移動(dòng)的距離s=4h=4×6m=24m繩子移動(dòng)的速度電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)繩子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W故D正確。故選AD?！绢}型3滑輪組的連線問題】奇定偶動(dòng)N個(gè)動(dòng)滑輪可以有2N或2N+1段繩子其中2N接在定滑輪2N+1接在動(dòng)滑輪一定配一動(dòng)奇數(shù)加一定偶數(shù)減一定應(yīng)該是這樣我有點(diǎn)忘了對(duì)不起不過打上的都對(duì)我畫了,.不會(huì)找我連線時(shí)要注意末端向下還是向上【例3】（2022·廣西河池·中考真題）如圖所示，請(qǐng)畫出最省力的滑輪組繩子的繞法。【答案】【詳解】根據(jù)題滑輪組的工作特點(diǎn)可知，使用滑輪組提升重物時(shí)，不計(jì)繩重和摩擦，繩端拉力F大小與繞過動(dòng)滑輪且施加拉力的繩子股數(shù)n的關(guān)系為因此繞過動(dòng)滑輪且施加拉力的繩子股數(shù)n越大，滑輪組越省力，由圖示可知，題中繞過動(dòng)滑輪且施加拉力的繩子股數(shù)最大為n=3，故最省力的滑輪組繩子的繞法如圖所示：【變式3-1】（2022·山東棗莊·中考真題）如圖所示，若利用滑輪組向下拉繩將重物提升，請(qǐng)畫出滑輪組繞繩方法。【答案】【詳解】向下拉繩將重物提升，從繩子自由端向上繞起，先繞過定滑輪，然后再繞過動(dòng)滑輪，最后系在定滑輪下面的掛鉤上，如圖所示：【變式3-2】（2022·甘肅金昌·中考真題）如圖所示，某工人站在地面上使用由三個(gè)滑輪組成的滑輪組提升重物，請(qǐng)畫出最省力的繞繩方法?！敬鸢浮俊驹斀狻坑捎趫D中只有一個(gè)動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)最多為3段，此時(shí)最省力，其繞法如圖所示【變式3-3】（2021·內(nèi)蒙古鄂爾多斯·中考真題）（1）圖甲中，請(qǐng)利用平面鏡成像特點(diǎn)畫出燭焰S點(diǎn)的像S'，并畫出眼睛A點(diǎn)看到像S'的光路圖；（2）圖乙是一款升降座椅裝置，其簡圖如圖丙、請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫出滑輪組的繞線情況，要求繩子的末端繞至按鈕處?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）從S點(diǎn)做平面鏡的垂線，根據(jù)物像到平面鏡距離相等做出像點(diǎn)S′，連接A與像點(diǎn)S′，與鏡面相交于一點(diǎn)即為入射點(diǎn)，分別連接入射點(diǎn)和A、S，即為光線，如下圖所示：（2）人在地上拉，從動(dòng)滑輪開始繞線，最后到按鈕處，如圖所示：【知識(shí)點(diǎn)4復(fù)雜滑輪組的相關(guān)計(jì)算】F＝(G＋G動(dòng))/n(豎直方向)【題型4復(fù)雜滑輪組的相關(guān)計(jì)算】【例4】（2020·四川南充·中考真題）如圖所示，重為2N的物體A放在水平桌面上，重為5N的物體B掛在動(dòng)滑輪下，每個(gè)滑輪重為1N(不計(jì)繩重和摩擦)，B恰好可以勻速下降?，F(xiàn)對(duì)A施加水平向左的拉力使B上升，當(dāng)B以0.3m/s的速度勻速上升時(shí)，拉力大小為F。下列說法正確的是（）A．B勻速下降時(shí)，物體A受到3N的摩擦力B．拉力F的大小為4NC．拉力F的功率為3.6WD．B勻速上升0.6m的過程中，拉力F做功2.4J【答案】BC【詳解】A．由圖通過動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=3，不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，B拉A的力FA=(GB+G動(dòng))=×(5N+1N)=2NB勻速下降，物體A勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，受向右的拉力FA和向左的摩擦力作用，則f=FA=2N故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)使物體B以0.3m/s的速度上升時(shí)，物體A勻速向左運(yùn)動(dòng)，受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用，由于物體A的壓力和接觸面沒有改變，則摩擦力大小不變，所以F=FA+f=2N+2N=4N故B正確；C．繩子自由端移動(dòng)的速度為vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s所以拉力F的功率P==FvA=4N×0.9m/s=3.6W故C正確；D．B勻速上升0.6m的過程中，拉力F做功WF=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J故D錯(cuò)誤。故選BC?！咀兪?-1】（2022·四川成都·二模）如圖甲所示的裝置，每個(gè)滑輪的重力為10N，物體A的重力GA=100N，物體B的重力GB=140N，對(duì)A施加水平向右的拉力F1=80N，使A以0.1m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)；撤去拉力F1，在A的右側(cè)加掛一個(gè)與它相同的物體，如圖乙所示，對(duì)B施加一個(gè)豎直向下的拉力F2，使A以0.2m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)。繩重及滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦等次要因素忽略不計(jì)，則下列說法正確的是（）A．甲圖中，A受到的摩擦力為80NB．乙圖中，F(xiàn)2的大小為30NC．乙圖中，F(xiàn)2做功的功率為2WD．乙圖中，天花板與滑輪連接P點(diǎn)處受到的拉力為120N【答案】BC【詳解】A．由題意和圖甲可知，繩子的段數(shù)為3段，且物體和動(dòng)滑輪的總重力為忽略繩重及滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦等次要因素，則拉繩子的力為因?yàn)閷?duì)A施加水平向右的拉力F1=80N，此時(shí)A物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體A處于平衡狀態(tài)，即即故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，對(duì)B施加一個(gè)豎直向下的拉力F2，物體A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則代入數(shù)據(jù)可知故B正確；C．A物體以0.2m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)，則B物體的運(yùn)動(dòng)速度為F2做功的功率為故C正確；D．以圖乙上方的定滑輪作為研究對(duì)象，則受到向上的拉力和兩段繩子對(duì)它向下的拉力2F拉，即總拉力為4f，和定滑輪向下的重力G動(dòng)，則根據(jù)物體間力的作用是相互的，可知P點(diǎn)處受到的拉力為120N，故D錯(cuò)誤。故選BC。【變式4-2】（2022·重慶巴蜀中學(xué)八年級(jí)期中）如圖甲所示的裝置，A是重15N的空吊籃，繩子B和C能承受的最大拉力分別為100N和60N。質(zhì)量為50kg的小周同學(xué)將A提升到高處，施加的拉力F隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示，A上升的速度v隨時(shí)間變化關(guān)系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦，則動(dòng)滑輪的重力為_______N，該裝置最多能勻速提升_______N的重物。【答案】

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85【詳解】[1]在t=1~2s內(nèi)，物體A勻速運(yùn)動(dòng)，故A處于受力平衡狀態(tài)；繩子的股數(shù)為2，則故求得動(dòng)滑輪重力[2]由于繩子B承受最大拉力為FB=100N，故可知在滿足繩子B不斷的前提下，吊籃內(nèi)可以放的重物最大重力為則此時(shí)繩子C上的拉力為所以，繩子C不會(huì)斷開，故該裝置最多能勻速提升85N的重物?！咀兪?-3】（2022·上海·八年級(jí)）如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分