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D
C
定
80
小于
D
滑轮组
小于
7
【分析】
我们可以从滑轮组的构成和机械的基本规律两个角度逐步推导：首先回忆滑轮组是定滑轮和动滑轮组合而成的机械，先明确定滑轮、动滑轮各自的特性：定滑轮可以改变力的方向但不省力，动滑轮可以省力但不能改变力的方向，因此滑轮组结合了两者的优势。接下来结合功的原理判断距离的特点：任何机械都无法省功，根据W=Fs，若省力（F减小），则对应的做功距离s必然增大，不可能同时省距离。最后逐一比对四个选项，排除错误描述即可得到正确答案。
【解析】
解：
1. 分析滑轮组的功能特性：滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成，既可以利用动滑轮的特点实现省力，也可以通过搭配定滑轮实现改变用力的方向，因此A选项“不能省力”、B选项“不能改变用力方向”的描述都是片面错误的。
2. 根据功的原理：使用任何机械都不能省功，即总功满足W=Fs，若省力则力F变小，对应的移动距离s必然变大，因此滑轮组可以省力，但一定费距离，不可能省距离，因此C选项错误。
3. D选项“可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离”的描述完全符合滑轮组的工作特点，是正确的。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组特点，功的原理
【点评】
本题属于滑轮基础概念的考察，易错点是容易混淆定滑轮、动滑轮、滑轮组的功能差异，同时容易忽略“所有机械都不能省功，省力必然费距离”的核心规律，学习时要明确不同简单机械的特性，牢记功的原理的普适性。
【难度系数】
0.9
【分析】
我们的解题思路是：首先明确题干条件：滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，提升的是同一重物，物重G相同。接下来结合滑轮、滑轮组的省力规律，逐个计算四个装置的拉力大小：定滑轮不省力，只能改变力的方向；动滑轮正常使用时拉力作用在绳端可省一半力，若反向使用则费力；滑轮组的拉力F=G/n，n为直接承担物重的绳子段数。最后对比四个拉力的大小，拉力最小的装置就是最省力的，即可得到答案。
【解析】
设重物的重力为G，不计滑轮重、绳重、摩擦，逐一分析各装置：
1. 图A：该滑轮组中，直接承担物重的绳子段数$n_A=2$，因此拉力$F_A=\frac{G}{2}$；
2. 图B：下方的动滑轮轴固定在地面，属于反向使用动滑轮，两段向下的绳子拉力大小都等于G，受力平衡可得$F_B=2G$，该装置费力；
3. 图C：该滑轮组中，直接承担物重的绳子段数$n_C=3$，因此拉力$F_C=\frac{G}{3}$；
4. 图D：该滑轮组中，直接承担物重的绳子段数$n_D=2$，因此拉力$F_D=\frac{G}{2}$。
对比四个拉力大小：$F_C=\frac{G}{3} ＜ F_A=F_D=\frac{G}{2} ＜ F_B=2G$，因此C装置最省力。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组省力规律；动滑轮工作特点
【点评】
本题的易错点是B选项反向使用的动滑轮，不少同学会默认动滑轮一定省力，忽略了动滑轮的省力本质：拉力作用在绳端时省力，拉力作用在轴侧时反而费力；另外C选项的斜向拉力也容易误导部分同学，本题不计摩擦和滑轮重，斜向拉绳不会改变拉力大小，数对承担物重的绳子段数即可正确计算。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先第一步判断滑轮类型：定滑轮的核心特征是轴的位置固定不动，图中天花板方框内的滑轮轴固定在天花板上，不会随晾衣架升降，因此可以直接判断滑轮种类。第二步计算总重：观察装置结构，数出对下方杆提供向上拉力的绳子段数，不计滑轮重、绳重及摩擦时，总重力等于绳子拉力乘以承担物重的绳子段数，代入已知拉力20N即可算出总重。第三步比较F'和F的大小：摇柄绕O点转动属于轮轴，本质是省力杠杆，动力臂大于阻力臂，结合杠杆平衡条件就能判断两个力的大小关系。
【解析】
1. 滑轮类型判断：天花板方框内的滑轮轴固定在天花板上，运动过程中轴的位置不发生改变，符合定滑轮的定义，因此是定滑轮。
2. 杆和衣架总重计算：由装置结构可知，共有4段绳子承担杆和衣架的总重力，不计滑轮重、绳重及摩擦时，总重力满足$G=4F$，代入$F=20\ \mathrm{N}$，可得$G=4×20\ \mathrm{N}=80\ \mathrm{N}$。
3. 力的大小比较：摇柄属于轮轴，本质是省力杠杆，作用在摇柄上的动力$F'$的力臂大于阻力F的力臂，根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力小于阻力，因此$F'$小于F。
【答案】
定；80；小于
【知识点】
定滑轮识别，滑轮组物重计算，轮轴省力规律
【点评】
本题结合生活中常见的晾衣架场景考察简单机械相关知识点，既考察基础滑轮的识别，也要求学生能准确数出承担物重的绳子段数，同时结合杠杆平衡分析轮轴的省力特性，贴近生活实际，能帮助学生建立物理知识联系生活应用的思维。
【难度系数】
0.7
【分析】
要完成该滑轮组最省力的绕线，首先梳理已知条件：装置包含1个固定在天花板的定滑轮、1个悬挂重物的动滑轮，且人站在地面操作，拉力最终方向需要向下，符合实际使用场景。我们需要在满足拉力向下的前提下，尽可能让承担物重的绳子段数最多：如果盲目追求段数为3，最终拉力方向会向上，人站在地面无法正常施力，不符合操作逻辑，因此该场景下可行的最大省力对应的绳子段数为2。按照“奇动偶定”的绕线规则，将绳子起始端固定在定滑轮的下挂钩，依次绕过动滑轮、定滑轮，就能得到符合要求的最省力绕法。
【解析】
解：按照场景要求逐步绕线：
1. 把绳子的起始端固定在顶部定滑轮下方的挂钩上；
2. 将绳子向下延伸，绕过下方悬挂重物的动滑轮；
3. 再将绳子向上延伸，绕过顶部的定滑轮，最终绳子自由端竖直向下，恰好处于地面人手的拉动位置，该绕法是符合人站地施力要求的最省力绕法。
【答案】

【知识点】
滑轮组绕线，滑轮组省力规律
【点评】
本题考查滑轮组的实用绕法设计，不能只机械套用“段数最多最省力”的结论，必须结合人站在地面向下施力的实际操作要求，筛选出既省力又符合使用逻辑的绕线方式，避免画出不符合现实操作的错误绕法。
【难度系数】
0.7
【分析】
要完成该滑轮组最省力的绕线，首先梳理已知条件：装置包含1个固定在天花板的定滑轮、1个悬挂重物的动滑轮，且人站在地面操作，拉力最终方向需要向下，符合实际使用场景。我们需要在满足拉力向下的前提下，尽可能让承担物重的绳子段数最多：如果盲目追求段数为3，最终拉力方向会向上，人站在地面无法正常施力，不符合操作逻辑，因此该场景下可行的最大省力对应的绳子段数为2。按照“奇动偶定”的绕线规则，将绳子起始端固定在定滑轮的下挂钩，依次绕过动滑轮、定滑轮，就能得到符合要求的最省力绕法。
【解析】
解：按照场景要求逐步绕线：
1. 把绳子的起始端固定在顶部定滑轮下方的挂钩上；
2. 将绳子向下延伸，绕过下方悬挂重物的动滑轮；
3. 再将绳子向上延伸，绕过顶部的定滑轮，最终绳子自由端竖直向下，恰好处于地面人手的拉动位置，该绕法是符合人站地施力要求的最省力绕法。
【答案】

【知识点】
滑轮组绕线，滑轮组省力规律
【点评】
本题考查滑轮组的实用绕法设计，不能只机械套用“段数最多最省力”的结论，必须结合人站在地面向下施力的实际操作要求，筛选出既省力又符合使用逻辑的绕线方式，避免画出不符合现实操作的错误绕法。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们需要分两种场景分别对滑轮进行受力分析，首先注意题目仅说明不计绳重和摩擦，没有忽略动滑轮的自重，这是解题的核心前提：
1. 先分析第一种场景：绳a固定不动，手在b处拉绳使重物G匀速上升。此时中间承载重物的动滑轮属于反向使用，拉力作用在动滑轮的轴上，对动滑轮受力分析，轴受到向下的拉力Fb，向上的两段绳子拉力都等于G，还要克服动滑轮自身的重力，因此可以得到Fb的表达式。
2. 再分析第二种场景：绳b固定不动，腿在a处拉绳使重物G匀速上升。此时该动滑轮属于正常使用，拉力作用在绳子自由端，两段绳子共同承担重物G和动滑轮的自重，得到Fa的表达式。
3. 最后对比Fb和2Fa的大小关系，即可得到答案。
【解析】
解：不计绳重和摩擦，设中间动滑轮的自重为$G_{动}$：
① 当绳a固定不动，手在b处拉绳使重物G匀速上升时，动滑轮反向使用，拉力作用在动滑轮的轴上，动滑轮匀速受力平衡：
两段绳子的拉力均等于G，向下的总力为两段绳子拉力之和加上动滑轮自重，因此：
$F_b = 2G + G_{动}$
② 当绳b固定不动，腿在a处拉绳使重物G匀速上升时，动滑轮正常使用，两段绳子共同承担重物G和动滑轮自重，受力平衡：
$2F_a = G + G_{动}$，整理得 $2F_a = G + G_{动}$
③ 对比两式可得：$F_b=2G+G_{动} ＞ G+G_{动}=2F_a$，即$F_b＞2F_a$。
因此选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮特殊使用，滑轮受力分析
【点评】
本题的易错点是默认忽略动滑轮自重，误以为$F_b=2F_a$，实际上题目仅说明不计绳重和摩擦，动滑轮自重不可忽略，同时要注意区分动滑轮正向使用省力、反向使用费力的特点，结合受力平衡推导两个拉力的关系。
【难度系数】
0.3
【分析】
我们可以按照三步思路来解题：第一步先识别装置，回忆滑轮组的核心特点是通过多段绕绳分担拉力实现省力，本题中两根木棍被绳子依次缠绕，和常规滑轮组的工作逻辑完全一致，就能判断出该机械的类型。第二步比较两人的拉力，根据同一根绳子各处张力相等的规律，每段绳子的拉力都等于小华施加的拉力F，接下来分别数作用在两根木棍上的绳子段数，就能对比两人受到的总拉力大小。第三步计算小杰的受力，数出所有拉小杰所持木棍的绳子段数，用段数乘以单段拉力F，就能得到小杰受到的总拉力。
【解析】
1. 装置判断：绳子依次绕过两根木棍，相当于将滑轮组的滑轮替换为木棍，本质就是可以实现省力效果的滑轮组，所以小华用很小的力就能拉动两人。
2. 拉力大小对比：同一根光滑绳子的各处拉力相等，都等于小华在A点施加的拉力F。观察绕线可知，缠绕在小明所持木棍上的受力绳子段数为6段，小明受到的总拉力为6F；缠绕在小杰所持木棍上的受力绳子段数为7段，小杰受到的总拉力为7F，因此小明受到的拉力小于小杰受到的拉力。
3. 小杰的拉力计算：小杰所持木棍上共有7段绳子对其施加拉力，每段拉力为F，因此小杰双手受到的总拉力为7F。
【答案】
滑轮组；小于；7
【知识点】
滑轮组特点，绳张力相等
【点评】
本题属于滑轮组的生活化创新题型，没有直接考察常规带轮滑轮的相关计算，而是用木棍替代滑轮设置陌生场景，重点考察学生对滑轮组省力本质的理解，需要学生完成知识迁移分析问题，避免了死记硬背公式的考察模式。
【难度系数】
0.6
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