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C
A
4
相等
0.2
A
D
【分析】
首先解题第一步先判断滑轮的类型:观察滑轮的轴的位置是否固定,图中滑轮的轴被固定在墙面上,工作时轴的位置不会随重物移动,因此属于定滑轮。接下来回忆定滑轮的工作特点:定滑轮实质是等臂杠杆,使用时不省力,但是可以改变力的作用方向,再逐一比对四个选项,排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
1. 滑轮类型判断:图中的滑轮转轴固定在墙壁上,工作过程中轴的位置始终保持不变,因此该滑轮是定滑轮,直接排除描述为动滑轮的B、D选项。
2. 定滑轮特点分析:定滑轮的实质是等臂杠杆,使用它不能省力,但是可以改变拉力的方向,因此A选项“可以省力”的描述错误,C选项描述正确。
【答案】
C
【知识点】
定滑轮识别,定滑轮特点
【点评】
本题属于简单的机械基础概念题,核心考点是区分定滑轮、动滑轮的定义和特性,易错点是部分同学会混淆定滑轮和动滑轮的功能,误以为定滑轮可以省力,解题时牢记“轴固定为定滑轮,定滑轮不省力只改变力的方向”的核心结论即可快速判断。
【难度系数】
0.9
【分析】
要选出最省力的挪石墩方法,核心是结合简单机械的工作原理,对比四种操作下人需要施加的拉力大小:
1. 先明确拉动石墩需要克服石墩的移动阻力,我们逐个分析选项:
① 选项C:人直接用单根绳子拉石墩,拉力等于石墩的阻力,完全不省力。
② 选项D:人用两根平行的绳子拉石墩,拉力仅为阻力的1/2,省力程度有限。
③ 选项B:绳子在木桩上缠绕后拉动,绳子和木桩之间的摩擦力会抵消部分拉力,人需要施加更大的力才能拉动石墩,省力效果差。
④ 选项A:绳子绕过固定木桩,等效为利用了动滑轮的省力特性,石墩同时受到两段绳子的拉力,人施加的拉力仅为阻力的1/2,且几乎没有额外的摩擦损耗,是最省力的方法。
【解析】
解:对四种方法的受力和省力情况逐一分析:
1. 方法C:直接用单绳拉动石墩,人施加的拉力等于石墩受到的移动阻力,不省力。
2. 方法D:用两根平行绳拉动石墩,人施加的总拉力等于阻力的1/2,仅实现有限省力。
3. 方法B:绳子在木桩上缠绕后拉动,拉动过程中绳子与木桩的滑动摩擦力会消耗部分拉力,人需要施加的拉力大于阻力的1/2,省力效果不佳。
4. 方法A:绳子绕过固定木桩,此时木桩作为固定支点,石墩同时受到两段绳子的向左的拉力,由力的平衡可得:$2F_{人}=f_{阻}$,即$F_{人}=\frac{1}{2}f_{阻}$,几乎无额外摩擦损耗,是四种方法中拉力最小、最省力的。
因此最省力的方法是A。
【答案】
A
【知识点】
动滑轮省力原理,简单机械省力判断
【点评】
本题结合生活实际场景考察简单机械的应用,需要学生跳出直接观察的误区,结合受力分析判断不同操作的省力差异,区分绕桩摩擦和滑轮省力的不同效果,对学生的知识迁移能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以先从静止的木块B入手分析受力:B相对于台面静止,水平方向受力平衡,它受到向左的弹簧测力计拉力、长木板A对它向右的滑动摩擦力,二力大小相等,因此A对B的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数3N。根据相互作用力的特点,B对A的滑动摩擦力大小也为3N,方向向左。接下来分析向右做匀速直线运动的长木板A,A水平方向同样受力平衡,向右的拉力F需要平衡两个向左的阻力:一个是B对A的滑动摩擦力,另一个是水平台面对A的滑动摩擦力,用拉力F减去B对A的摩擦力,就能得到台面和A之间的滑动摩擦力大小。
【解析】
1. 对木块B做水平方向受力分析:B相对于台面静止,处于平衡状态,水平方向上向左的弹簧拉力与向右的A对B的滑动摩擦力是一对平衡力,因此:
$f_{A对B}=F_{\mathrm{弹}}=3\ \mathrm{N}$
2. 根据力的作用是相互的,B对A的滑动摩擦力与A对B的滑动摩擦力大小相等,即:
$f_{B对A}=f_{A对B}=3\ \mathrm{N}$,方向水平向左。
3. 长木板A向右做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向上向右的拉力F,与向左的两个力(B对A的滑动摩擦力$f_{B对A}$、台面对A的滑动摩擦力$f_{\mathrm{地对}A}$)的合力平衡,因此有:
$F = f_{B对A} + f_{\mathrm{地对}A}$
代入已知$F=7\ \mathrm{N}$,解得:
$f_{\mathrm{地对}A}=F - f_{B对A}=7\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=4\ \mathrm{N}$
【答案】
4
【知识点】
二力平衡,相互作用力,滑动摩擦力
【点评】
本题是受力分析的经典基础题型,核心思路是先后对两个物体分别做水平方向的受力拆解,结合平衡条件和相互作用力等大的特点推导未知摩擦力,易错点是容易遗漏A同时受到B、台面两个接触面的向左的滑动摩擦力,需要注意多接触面的受力分析不要漏力。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先观察装置结构,该动滑轮两侧的绳端分别连接两个弹簧测力计,没有常规的固定端。首先判断拉力关系:同一根绳子上的张力处处相等,对动滑轮和下方钩码的整体做受力分析,整体静止处于平衡状态,向上的两个拉力分别为F₁、F₂,向下的总力为钩码重力与动滑轮重力之和,因此两个向上的拉力大小必然相等,可得F₁=F₂。接下来计算绳子自由端移动距离:动滑轮承担物重的绳子段数n=2,根据动滑轮的距离规律,绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍,代入钩码上升高度0.1m即可算出结果。
【解析】
1. 拉力大小比较:由于两段绳子属于同一根绳,绳子上各处拉力大小相等,因此两个弹簧测力计的示数满足F₁=F₂,二者大小相等。
2. 绳子移动距离计算:该动滑轮承担总重的绳子段数n=2,根据动滑轮的距离公式s=nh,将h=0.1m代入,可得s=2×0.1m=0.2m。
【答案】
相等 0.2
【知识点】
动滑轮特点;滑轮距离计算
【点评】
本题属于动滑轮的基础变式题,跳出了常规动滑轮一端固定的常见装置,引导学生从绳子张力、受力平衡的本质理解动滑轮的工作原理,避免机械记忆结论,同时考察动滑轮费距离的基础规律,整体难度较低,能有效检验学生对动滑轮核心概念的掌握程度。
【难度系数】
0.7
【分析】
这道题围绕定滑轮的性质展开,解题思路可以按以下步骤推进:
1. 先明确定滑轮的核心特性:定滑轮实质是等臂杠杆,不计绳重摩擦时拉力等于物重,仅能改变力的方向,无法省力。
2. 逐个验证选项:首先判断A选项,同一根绳子的张力始终等于物重,因此人对绳子的拉力始终等于物体重力,移动前后拉力不变。
3. 验证B选项:用勾股定理算出人移动后滑轮到手的绳长,减去初始绳长得到人拉动的绳长,物体上升距离等于拉动的绳长,即可判断B的对错。
4. 验证C选项:直接结合定滑轮不省力的性质判断即可。
5. 验证D选项:人通过定滑轮能拉起的最大物重不能超过自身重力,否则人会被绳子拉离地面,结合小王的体重计算就能判断该选项正误。
【解析】
我们逐一分析各选项:
1. 选项A:定滑轮为等臂杠杆,不计绳重和摩擦时,同一根绳子的拉力始终等于物体的重力,物体重200N,因此无论小王移动到哪个位置,对绳子的拉力都等于200N,该选项正确。
2. 选项B:小王移动前,滑轮到人手的绳长为3m;向右移动4m后,由勾股定理可得此时滑轮到人手的绳长为$L=\sqrt{(3\mathrm{m})^2+(4\mathrm{m})^2}=5\mathrm{m}$,绳子被拉动的长度为$\Delta L=5\mathrm{m}-3\mathrm{m}=2\mathrm{m}$,物体上升的距离等于绳子被拉动的长度,即物体上升2m,不是1m,该选项错误。
3. 选项C:定滑轮是等臂杠杆,完全不能省力,仅能改变力的方向,该选项错误。
4. 选项D:小王的重力$G_{\mathrm{人}}=mg=50\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=500\mathrm{N}$,当人对绳子的拉力超过自身重力时,人会被绳子向上拉起脱离地面,因此小王最多只能拉起500N的重物,无法吊起800N的重物,该选项错误。
综上,正确答案为A。
【答案】A
【知识点】定滑轮的特点,重力计算,勾股定理应用
【点评】本题的易错点有两处:一是容易错误认为斜向拉绳子时拉力会变大,忽略同一根绳子张力始终等于物重的特点;二是混淆“人能举起的最大物重”和“人通过定滑轮能拉起的最大物重”的区别,后者受自身体重限制,不能超过人的重力。计算物体上升距离时,要明确物体上升距离等于人手侧绳子被拉动的长度差。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以分两步梳理解题思路:
1. 先分析甲图的滑轮:甲是常规使用的动滑轮,轴随重物同步移动,拉力作用在绳的自由端。在不计绳重、滑轮重和摩擦的条件下,常规动滑轮省一半力,绳端移动距离是物体上升距离的2倍,代入物重和提升高度算出F甲和s甲,就能判断A、B选项的对错。
2. 再分析乙图的滑轮:乙的滑轮同样随拉力移动,属于动滑轮,但拉力作用在滑轮的轴上,两段绳子的拉力都等于物重,此时动滑轮为费力杠杆,拉力大小是物重的2倍,拉力端移动距离是物体上升距离的1/2,代入数值计算F乙和s乙,就能判断C、D选项的对错,最终选出正确答案。
【解析】
解:
① 对甲图进行计算:
甲为常规动滑轮,不计绳重、滑轮重和摩擦,根据动滑轮工作特点:
拉力 $F_{\mathrm{甲}}=\frac{1}{2}G_{\mathrm{物}}=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$,
拉力端移动距离 $s_{\mathrm{甲}}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$,
因此A选项中$F_{\mathrm{甲}}=200\ \mathrm{N}$错误,B选项中移动距离为2m错误,A、B均不符合要求。
② 对乙图进行计算:
乙的滑轮为反向使用的动滑轮,拉力作用在滑轮轴上,两段绳子的拉力都等于物重$G_{\mathrm{物}}$,对滑轮受力平衡可得:
$F_{\mathrm{乙}}=2G_{\mathrm{物}}=2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$,
拉力端移动距离 $s_{\mathrm{乙}}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$,
因此C选项中$F_{\mathrm{乙}}=200\ \mathrm{N}$错误,D选项描述正确。
【答案】D
【知识点】
动滑轮实质,力与距离关系
【点评】
本题的易错点是直接套用常规动滑轮“省一半力”的结论,忽略乙图中拉力作用在动滑轮轴上的特殊使用场景。这类反向使用的动滑轮属于费力杠杆,会成倍增大拉力同时省距离,解题时要结合杠杆本质或者受力分析推导,不能死记硬背通用结论。
【难度系数】
0.5