【培优练习】《滑轮及其应用》(物理沪科八年级全一册)
《滑轮及其应用》培优练习 1. 用如图所示的滑轮组从15m深的水池中(水池面积很大,达几百平方米)提起底面 积为200cm2,高2m的圆柱形实心物体,已知该物体的密度为2.5 X 103kg/m3,力F作用的 绳子所能承受的最大拉力为350N,问: (1)该物体所受的重力为多少牛? (2)物体浸没水中时匀速拉动绳子,绳子自由端的拉力多少牛?(不计摩擦及滑轮重) (3)物体以0.2m/s的速度匀速提起时,经多长时间绳子被拉断?(取g=10N/kg) 2. 如图所示,当F=100N时,物体以2m/s的速度做匀速直线运动,不计动滑轮重和摩 擦,求: (1)物体所受的摩擦力多少? (2)滑轮在2秒内移动的距离s为多少? 3. 如图所示,是一个上肢力量健身器示意图。配重A的质量为40kg,其底面积为 100cm2.重为500N的小勇通过细绳施加竖直向上的拉力Fi时,配重A对地面的压强为2 X 104Pa,人对地面的压强为Pi;他通过细绳施加竖直向上的拉力F2时,配重A对地面的压 强为3Xl()4pa,人对地面的压强为P2.滑轮组装置的摩擦力忽略不计,已知Pi: P2=5: 4, g 取 10N/kg.求: (1)拉力Fi的大小。 (2)若人与地面的接触面积为400cm,则人对地面的压强0的大小。 4. 如图所示,木板和木板上的人通过滑轮组静止于空中,已知滑轮A的质量mA和滑 轮B的质量IUB均为5kg,木板质量M=10kg,人的质量m=30kg,不计摩擦与空气作用力。 各个滑轮两侧的细绳(不计质量)均处于竖直状态,求此时人拉绳的力为多大。(g=10N/kg) 5. 如图所示,是一个上肢力量健身器示意图。配重A受到的重力为1200N,配重A的 上方连有一根弹簧测力计D,可以显示所受的拉力大小,但当它所受拉力在0〜2500N范围 内时,其形变可以忽略不计。B是动滑轮,C是定滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转 动,OE: OH=1: 6.小阳受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为「 时,杠杆在水平位置平衡,小阳对地面的压力为Fi,配重A受到绳子的拉力为Fai,配重A 上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FDi为2X103N;小阳通过细绳在H点施加竖直向下 的拉力为T2时,杠杆仍在水平位置平衡,小阳对地面的压力为F2,配重A受到绳子的拉力 为Fa2,配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力Fd2为2.3X103N.已知Fi: F2=7: 5.(杠杆EH、弹簧D和绳的质量以及滑轮与轴的摩擦均忽略不计).求: (1)拉力 Fai; (2)拉力T2。 (3)压力F2。 答案和解析 1. 【解答】解:(1)由题意知:圆柱体的底面积S=200cm2=2X 102m2,高度h=2m,密 度 p=2.5X 103kg/m3, g=10N/kg<, 所以圆柱体的体积:V=Sh=2X10-2m2x2m=4Xl(f2m3。 圆柱体的质量:m=pV=2.5X 103kg/m3X4X 10 2m3=100kg G=mg=100kgX 10N/kg=1000No (2) 物体浸没在水中时,V^=V=4X10「2m3。 此时受到的浮力:F ff=p *gV 排=1 X 103kg/m3X10N/kgX4X W2m3=400N, 由于是n=2的滑轮组吊着圆柱体,所以绳子自由端的力F=T,其中T为圆柱体对动滑 轮的拉力。 由图可知,T=G - F 浮=1000N - 400N=600N, 所以绳子自由端的拉力F=T=X600N=300No (3) 当绳子被拉断时,绳子受到的拉力F,=350N,动滑轮对圆柱体的拉力T=2F,=700N, 此时的浮力为:F *=G - T^IOOON - 700N=300N V 排 ===0.03m3, 物体浸入水中的长度h,为:h-==1.5mo 物体上升的高度为:L=H - h,=15m - 1.5m=13.5m, 圆柱体运动的时间:t===67.5so 答:(1)该物体所受的重力为1000N。 (2) 物体浸没水中时匀速拉动绳子,绳子自由端的拉力300N。 (3) 物体以0.2m/s的速度匀速提起时,经67.5s绳子被拉断。 2. 【解答】解: (1) 图中使用的是动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,不计动滑轮重和摩擦,拉力F=2f, 则物体所受的摩擦力: f=F=X 100N=50N; (2) 滑轮移动的距离s等于拉力端移动的距离, s=s 物=X v 物 t=X 2m/s X 2s=2m。 答:(1)物体所受的摩擦力为50N; (2)滑轮在2秒内移动的距离s为2m 3. 【解答】解: 由p=知, F 支 1=pis=2X104PaX 10 2m2=200N; F 支2=P2S=3 X 104PaX 10 2m2=300N, (Ga - F支i)X2+Gg)=Fi, (Ga - F 支2)X2+G g,=F2, G 人+Fi=PiS 人, G a+F2=P2S 人, 代入 Pi: P2=5: 4, G 人=500N, Ga=400N 得: G动=100N, Fi=500N, P2=2X104Pao 答:(1)拉力Fi的大小为500N。 (2)人对地面的压强P2的大小为2X104pa。 4. 【解答】解:滑轮B的重力:GB=mBg=5kgX 10N/kg=50N, 木板重力:G 木s=Mg= 10kg X 10N/kg=100N, 人的重力:G 人=m 人g=30kg X 10N/kg=300N, 把人、动滑轮、木板作为一个研究对象,由图可以看出,从定滑轮A出来的绳子股数为 2股,所以B处的拉力为: Fb= (G 木板+G 人+Gb)=X (50N+100N+300N) =225N。 对人来说,拉力Fb减去动滑轮B的重力后,由两股绳子承担, 所以人的拉力 F= (Fb-Gb)=X (225N - 50N) =87.5N。 答:人的拉力为87.5N。 5. 【解答】解:(1)如图, Fdi=Ga+Fai , ,\FAi=Fdi - Ga=2000N - 1200N=800N (2) •杠杆EH、弹簧D和绳的质量以及滑轮与轴的摩擦均忽略不计, Fai= (Fei+G 动), .,.FEi=2Fai - G 动=1600N - G 动, •杠杆平衡, .\FeiXOE=TiXOH, .*.Ti==, Fi=G 人-Ti=600N -; Fa2=Fd2 - Ga=2300N - 1200N=1100N, Fa2=( Fe2+G 动), Fe2=2Fa2 - G 动=2200N 〜G 动, •杠杆平衡, .•.FE2XOE=T2XOH, • • T2==, F2=G 人 - T2=600N VFi: F2=7: 5, 即 (600N- ): (600N - ) =7: 5, 解得: G 动=100N, T2=350N; (3) F2=G 人-T2=600N - =250No 答:(1)拉力F