初中物理定滑轮及其工作特点试题

如图 $-1$利用定滑轮和两个完全相同的小桶，测量一块蓝田玉坠的密度。将玉坠放入左侧小桶，向右侧小桶内逐渐加水至 $19.5\mathit{mL}$时，滑轮两侧平衡，则玉坠的质量为　　 $g$，取下右侧小桶置于水平桌面上，将玉坠浸没在水中如图 $-2$所示，此时液面示数是　　 $\mathit{mL}$，玉坠的体积是　　 $\mathit{mL}$，由此可得到该玉坠的密度为　　 $g/c{m}^3$． $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

晾衣架（如图）给日常生活带来许多方便，转动手摇器能使横杆上升或下降。

（1）安装在天花板上虚线框内的简单机械应是　　。

（2）使用一段时间后，对手摇器的转轴添加润滑剂，目的是　　。

（3）将挂在晾衣架上重为20牛的衣服升高1.5米，至少对衣服做多少功？

（4）由于使用不当，造成晾衣架右侧钢丝绳受损，最多只能承受15牛的力，左侧钢丝绳能正常使用。晾衣架的横杆上有11个小孔，相邻两孔间的距离均为20厘米。现准备将重为20牛的一件衣服挂到水平横杆的小孔进行晾晒，通过计算说明挂在哪些编号的小孔，右侧钢丝绳会断裂（横杆、衣架和钢丝绳等自重不计）。

如图，甲、乙实验可以得出"定滑轮不能省力"这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是 $($ 　　 $)$

A．

B．

C．

D．

简单机械广泛应用于日常生活。某小区物业为了方便住户扔垃圾，对垃圾桶进行了简易改装（如图甲）。被拉起的垃圾桶盖可看成是一个简易杠杆。图乙为桶盖与绳子成 $90°$角且处于静止状态时的示意图， $O$为杠杆支点， $A$为绳子拉力 $F$的作用点， $B$为桶盖的重心。

根据图乙回答下列问题：

（1）定滑轮的作用是　　；

（2）该状态下的桶盖属于　　（填“省力”、“费力”或“等臂” $)$杠杆。

力能使物体的运动状态发生改变，运动状态的改变包括运动速度的改变和运动方向的改变。某科学兴趣小组为探究物体运动速度改变的快慢（单位时间内运动速度的改变量）与物体受力大小的关系，在创新实验室做了如下的实验：

如图甲所示，水平桌面上固定了一个导轨。导轨上的小车用细绳跨过定滑轮（摩擦不计）与重物相连，小车上固定一个宽为 $d=1$厘米的挡光片。在导轨上 $A$、 $B$两个位置各固定一个光电门。光电门如图乙所示。光电门内有一束光从 $N$射向 $M$、 $M$处装有光传感器，当有物体经过 $\mathit{NM}$之间把光挡住时，传感器能记录光被挡住的时间 $t$，这样就可求得挡光片经过光电门时的速度 $v_A$以和 $v_B$．两个光电门配合使用还能测出挡光片从 $A$运动到 $B$的时间 $t_{\mathit{AB}}$。

实验步骤：

①保持重物 $P$质量不变，让小车从 $\mathit{OA}$间任意点释放，分别测出挡光片经过 $A$、 $B$两位置的挡光时间 $t_A$和 $t_B$，以及挡光片从 $A$运动到 $B$的时间 $t_{\mathit{AB}}$，计算出单位时间运动速度的改变量（用 $a_1$表示），即 $a_1=\frac{v_B-v_A}{t_{\mathit{AB}}}$．重复实验。 $a_1$近似相等。

②增大重物质量且保持不变，让小车从 $\mathit{OA}$间任意点释放，按照①的操作，计算出单位时间运动速度的改变量（用 $a_2$表示）。重复实验。 $a_2$近似相等，且 $a_2>a_1$。

（1）在实验①时，某次挡光片经过 $A$位置的挡光时间 $t_A$为0.025秒，则挡光片穿过光束的速度 $v_A$为 　。

（2）该实验中为什么用重物 $P$来提供拉力？　　。

（3）由实验可得出的结论是　　。

（4）上述结论可以解释汽车在行驶过程中　　的现象。

$A$．制动力（阻力）越大，汽车越容易停下来

$B$．质量越大，汽车越难停下来

$C$．速度越大，汽车越难停下来

问题解决 $--$设计“超重报警器”：

小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”。要求：当物重达到 $150N$时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常。他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点 $P$，弹簧的最大伸长量与触点 $P$、 $M$之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为 $50N$。

请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程。

如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为 $5\times {10}^{-3}$米 ${}^3$．（滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计）

（1）用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？　　。

（2）制作该演示器中的空心金属球，用了体积为 $5\times {10}^{-5}$米 ${}^3$的金属材料求该金属材料的密度。

（3）小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为1.2千克 $/$米 ${}^3$，现通过气泵向玻璃容器内压入空气，使容器内空气密度增大到3.0千克 $/$米 ${}^3$，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛，请通过计算说明。

为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是 $($ 　　 $)$

A．	两个滑轮在装置中起的作用相同
B．	拉力移动的距离与配重上升的距离相同
C．	沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
D．	将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等

如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体 $M$ 、 $N$ 所受的重力如表所示，则 $($ 　　 $)$

$F_{甲}$	$F_{乙}$	$F_{丙}$	$F_{丁}$	$G_M$	$G_N$
$5.5N$	$12N$	$5.5N$	$8N$	$5N$	$10N$

A．	甲的机械效率比丙的大
B．	乙、丁的机械效率相同
C．	使用丙提升物体 $M$ 时省力
D．	实验测得的数据无法算出机械效率

如图所示，利用滑轮组匀速提升重为10N的物体，动滑轮重2N，物体被提升了0.5m，不计绳重和摩擦，则绳子的自由端移动的距离是　      　m，绳端的拉力F是　         　N，其中定滑轮的作用是　                 　。

如图所示大人利用滑轮将重物吊到二楼，孩子想帮忙，却把自己提了上去，下列说法中正确的是（　　）

A．该滑轮是定滑轮，使用它可以改变力的方向

B．孩子受到的重力小于重物受到的重力

C．大人拉绳的力所做的功是有用功

D．孩子被提起，他的重力势能变大

“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦。如图为航母上简化的蒸气弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。牵引索与蒸气活塞连接的两个滑轮为　   　（填“定”或“动”）滑轮；气缸内蒸气体积膨胀对外做功，内能　   　（选填“增大”、“减小”或“不变”），同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力。

关于简单机械的使用，说法不正确的是（　　）

A．	使用撬棒可以省力
B．	使用定滑轮不能省距离
C．	利用斜面可以省功
D．	使用滑轮组可以改变动力方向

下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（　　）

A．指甲剪是省力，省功的机械

B．定滑轮不省力，但能改变力的方向

C．滑轮组既省力，又省距离，还省功

D．斜面的机械效率可以达到100%

如图所示是工人提升重物的情景，若不计滑轮所受重力及摩擦力，其中最省力的是（　　）

A．B．

C．D．