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第十二章 简单机械
第2课时 滑轮
1．如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F、F 将重物G、G 提升相同
1 2 1 2
高度，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．若G＝G，则拉力F＝F 做的总功相同
1 2 1 2
B．若G＝G，则拉力F 做的有用功多
1 2 2
C．若G＞G，则甲的机械效率大于乙的机械效率
1 2
D．若G＞G，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
1 2
【答案】C。
【解析】解：
AB、若G＝G，且重物匀速提升的高度相同，由W ＝Gh可知，有用功相同；
1 2 有
不计绳重及摩擦，则克服动滑轮自重做的功为额定功，即W ＝G h，因每个滑轮质量都相等，提升的高
额外 动
度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，而W ＝W +W ，所以总功不相同，即F、F 做的
总 有 额外 1 2
功不相等，故AB错误；
CD、不考虑绳重、摩擦，则滑轮组的机械效率η＝ ＝ ＝ ，若G＞G，重物匀速提
1 2
升的高度相同，由W ＝Gh可知，甲有用功大；
有
不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W ＝G h，因每个滑轮质量都相等，提升的高
额外 动
度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故D 错误，C正确；
2．如图所示，拉力F的功率为3.6W，物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动，A与地面间的摩
擦力是A重力的0.3倍，不计滑轮处摩擦和绳重，则（ ）
A．1s内重力做功3.6J B．A的重力为120N
C．拉力F＝36N D．摩擦力为18N
【答案】D。
【解析】解：
A、因为重力的方向竖直向下，而物体在竖直方向没有移动距离，所以重力没有做功，即重力做功为0J；
故A错误；
BCD、由图知n＝2，则绳子自由端的速度v′＝2v＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
根据P＝ ＝ ＝Fv可得拉力：F＝ ＝ ＝9N；故C错误；
不计滑轮处摩擦和绳重，由F＝ f可得物体受到的摩擦力：f＝2F＝2×9N＝18N；故D正确；
由题知f＝0.3G，则A的重力：G＝ ＝ ＝60N．故B错误。
3．用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】解：不计绳子、滑轮的重力及摩擦，提起的是同一物体G，
A、此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F＝ G；
B、此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F＝G；
C、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有3股，则F＝ G；
D、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子有2股，则F＝ G。
由以上可知：在不计绳子、滑轮的重力及摩擦的情况下最省力的是C。4．站在高处的工人，用一机械效率是70%的滑轮组，将一重为2240N的货物竖直提起，所用的拉力是
800N，则该滑轮组的组合是由几个定滑轮和几个动滑轮组成（ ）
A．1个定滑轮，1个动滑轮 B．1个定滑轮，2个动滑轮
C．2个定滑轮，1个动滑轮 D．2个定滑轮，2个动滑轮
【答案】B。
【解析】解：∵η＝ ＝ ＝ ＝ ，
∴n＝ ＝ ＝4；
∴应该有4股绳子承物重，
∵一个动滑轮最多只能有3段绳子承重，
∴至少需要两个动滑轮，
由4段绳子承重，绕绳时，应从上面定滑轮的固定挂钩开始绕起，依次绕成，如图所示，
∴共需要两个动滑轮、一个定滑轮。
5．小衡同学的最大拉力是400 N，他想站在地上将重900N的物体提起2 m，请你在图中选择可能的装置，
帮他绕上绳子组成滑轮组解决问题（动滑轮重不计）（ ）
A．只能选丁 B．只能选丙和丁
C．可能选乙、丙、丁 D．甲、乙、丙、丁都能选【答案】B。
【解析】解：承担物重的绳子段数为：n＝
所以此滑轮组由至少由3段绳子承担物重。拉力方向需要向下。所以至少需要一个动滑轮和两个定滑轮。
甲乙均只有一个定滑轮，不能满足拉力方向向下。
6．在物理课上，玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”，如图所示，当一学生握住中间细细的圆柱
体并保持静止时，玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线，使“整根”细线向右做匀
速运动，神奇的是：左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N．“同一
根”细线右端受拉力小，为何细线还能向右匀速运动呢？原来中空的细圆柱体内部另有“机械”，你认为
内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中 （不计绳重及摩擦）（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B。
【解析】解：由“左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N”可知，F ＝
乙
F ，由此可确定内部的滑轮的绕线是三段绳子，A选项是两个定滑轮，不省力。B是三段绳子承担，符
甲合要求。C选项应该是B的颠倒，D是四段绳子承担。
7．如图所示，使用下列三个装置，用相同的力F匀速提起重物G、G、G，不计滑轮的重力和摩擦且不计
1 2 3
绳重，则G、G 和G 的大小关系是（ ）
1 2 3
A．G＜G＝G B．G＜G＜G C．G＝G＜G D．G＜G＜G
1 2 3 2 1 3 1 3 2 3 1 2
【答案】D。
【解析】解：
不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下；
左边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F＝G；
1
中间的滑轮是动滑轮，能够省一半的力，故F＝ G，即2F＝G；
2 2
右边的滑轮是动滑轮，F作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F＝2G，即 F＝G；
3 3
比较可知物体重力的大小关系为G＜G＜G，故D正确。
3 1 2
8．图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（ ）
A．它是定滑轮，用它可以省力
B．它是定滑轮，用它可以改变力的方向
C．它是动滑轮，用它可以省力
D．它是动滑轮，用它可以改变力的方向
【答案】B。
【解析】解：旗杆上滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力，
故ACD错、B正确。
9．下列是小红同学整理教材中有关力学的知识，其中不正确的是（ ）
A．定滑轮既能改变拉力的方向，又能省力B．物体间力的作用是相互的
C．斜面在使用时能省力，但需多移动距离
D．力的大小、方向和作用点都能影响力的作用效果
【答案】A。
【解析】解：
A、定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的，故B正确；
C、根据功的原理可知，省力的机械一定多移动距离，所以斜面在使用时能省力，但须多移动距离，故C正
确；
D、力的大小、方向和作用点叫做力的三要素，都能影响力的作用效果，故D正确。
10．利用如图所示的动滑轮（重0.4N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（ ）
A．竖直匀速提升0.4N的钩码
B．竖直匀速提升0.8N的钩码
C．竖直匀速提升1.2N的钩码
D．竖直匀速提升1.6N的钩码
【答案】A。
【解析】解：使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力为： ；
当G ≤G 时，F≥G 。即当动滑轮重力大于或等于物体的重力时，不能证明动滑轮能省力。动滑轮重
钩 动 钩
0.4N，所以提升钩码重力小于或等于0.4N的不能证明；
11．小明利用两个滑轮A、B组成如图所示的装置，将两个重力相等的重物G、G 分别挂在绳子两端，若不
1 2
计滑轮、绳子的重力和摩擦，下列说法正确的是（ ）A．AB均为定滑轮 B．AB均为动滑轮
C．放手后G 上升 D．放手后G 上升
1 2
【答案】C。
【解析】解：（1）由图可知，上面的滑轮固定不动，是定滑轮；下面的滑轮和物体G 一起移动，是动滑
2
轮。故AB错误；
（2）根据定滑轮和动滑轮的工作特点，若不计滑轮、绳子的重力和摩擦，定滑轮左端绳子对动滑轮的拉
力应为F＝G，则施加在动滑轮左端的拉力应为F＝ F＝ G，
1 1 2 1 1
已知G、G 重力相等，
1 2
所以F＜G，放手后G 下降，G 上升。故C正确，D错误。
2 2 2 1
12．在图所示的装置中，每个滑轮重2N，物体G 重100N，物体G 重10N．此时G 恰能匀速下降。若在G
1 2 2 1
上加一水平向左的拉力，使G 匀速向左运动，则拉力F为（ ）
1
A．5N B．6N C．12N D．112N
【答案】C。
【解析】解：
由题知，当物体G 水平向右运动时，在水平方向上受到物体G 对物体G 施加的水平向右的拉力为：
1 2 1
F＝ （G+G ）＝ （10N×2N）＝6N；
2 动
物体G 做匀速直线运动，处于平衡状态，由二力平衡条件得，G 受到向左的摩擦力作用f＝F＝6N；
1 1
当物体G 水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体G 受到的摩擦力不
1 1
变，所以物体G 水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力f＝6N；
1
物体G 水平向左做匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力F′、水平向右的拉力F＝ （G+G
1 B
）＝ （10N+2N）＝6N和水平向右的摩擦力f＝6N，物体G 处于平衡状态，由平衡条件得拉力：F′＝
动 1
F+f＝6N+6N＝12N。
13．要用30N的力刚好提起40N的物体，若不计机械本身重力和摩擦，则下列简单机械可以采用的是（）
A．一个定滑轮
B．杠杆
C．一个动滑轮
D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
【答案】B。
【解析】解：
由题知，要用30N的拉力刚好提起重40N的物体，所以应使用省力的机械；
A、定滑轮不能省力，只能改变力的方向，故A错误；
B、根据杠杆的平衡条件FL＝GL，即：30N×L＝40N×L，所以L：L＝4：3时可以满足条件，故B正确；
1 2 1 2 1 2
C、如果不计机械自身重力和摩擦，动滑轮可以省一半力，此时的拉力应为20N，不满足条件，故C错误；
D、使用滑轮组时通过承担物重绳子的段数至少为2段，如果不计机械自身重力和摩擦，F最多为物重G的
二分之一，即拉力最多为20N，不满足条件，故D错误。
14．关于滑轮组的叙述，较全面的是（ ）
A．一定省力，又能改变力的方向
B．一定省力，但不能改变力的方向
C．有时既能省力，又能改变力的方向；有时可以省力，但不能改变力的方向
D．使用滑轮组一定能省力
【答案】C。
【解析】解：
A、如右图所示，滑轮组有三段绳子，力的方向向上，因此可以省力但不能改变力的方向。故A不合题意。
B、如左图所示，滑轮组有两段绳子，力的方向向下，因此可以省力，同时能改变力的方向。故B不合
题意。
C、左图滑轮组能省力、能改变力的方向；右图滑轮组能省力，不能改变力的方向。故C符合题意。
D、如果提升的物体重力远小于动滑轮重力，则使用滑轮组就不能省力，故D错。
15．如图中的三种装置分别将重物GGG 匀速提起，不计摩擦和绳重及滑轮重。若用拉力F＝F＝F，则
1 2 3 1 2 3GGG 的关系是（ ）
1 2 3
A．G＝G＝G B．G＜G＜G C．G＜G＝G D．G＞G＞G
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
【答案】B。
【解析】解：不计摩擦和绳重及滑轮重：
第1个图中，是定滑轮，不省力，因此F＝G；
1 1
第2个图中，与动滑轮相连的绳子是2段，因此F＝ G，即G＝2F；
2 2 2 2
第3个图中，与动滑轮相连的绳子是3段，因此F＝ G，即G＝3F；
3 3 3 3
∵拉力F＝F＝F，
1 2 3
∴G＜G＜G
1 2 3
16．如图，用一始终与斜面平行的推力F把物体从底部匀速推到斜面顶端，若物体的质量为m，斜面的长
为L，倾角为α，则下列说法正确的是（ ）
A．重力G做功W＝mgL
B．物体一共受到两个力的作用
C．物体受到的合力为零
D．斜面的倾角越大，推力F越小
【答案】C。
【解析】解：A、克服重力G做功W＝Gh＝mgh，故A错误；
B、物体受到重力，斜面的支持力、斜面对物体的摩擦力和推力F四个力的作用，故B错误；
C、物体匀速运动，即处于平衡状态，所以物体受到的合力为零，故C正确；
D、由斜面的特点可知，斜面的倾角越大，越费力，即推力F越大，故D错误；
17．小明在实验室内尝试用四种简单机械匀速提升同一物体（不计机械自重和摩擦），如图所示，其中所用动力最小的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D。
【解析】解：设物体重力为G，不计机械自重和摩擦：
A、图中为斜面，由功的原理可得：F×4m＝G×2m，解得F＝0.5G；
1 1
B、图中为滑轮组，通过动滑轮绳子段数n＝3，所以F＝ G；C、图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴
2
上，则F＝2G；
3
D、图中是杠杆，设杆与水平面的夹角为α，则有：F×4cosα＝G×1×cosα，解得F＝ G。
4 4
由此可知动力最小的是D。
18．如图所示，AC＞BC，把同一物体分别沿光滑斜面AC、BC以相同的速度匀速推上顶端，推力分别为F、
1
F，功率分别为P、P，则（ ）
2 1 2A．F＜F P＝P B．F＜F P＜P
1 2 1 2 1 2 1 2
C．F＝F P＝P D．F＜F P＞P
1 2 1 2 1 2 1 2
【答案】B。
【解析】解：
（1）不计摩擦，AC＞BC，则可知斜面AC的倾斜角度小于BC，所以物体沿AC运动时推力较小，即F＜F；
1 2
（2）已知物体运动的速度相同，F＜F，根据公式P＝ ＝ ＝Fv可知，沿AC运动时推力F 做功的功率
1 2 1
较小，即P＜P；
1 2
通过以上分析可知B正确。
19．一名体重600N的举重运动员，可举起1300N的物体，这个人站在地面上，用如图装置提升物体，滑轮
重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起的最重的物重是（ ）
A．600 N B．1300 N C．1900 N D．700 N
【答案】A。
【解析】解：由图可知该装置是定滑轮，定滑轮不省力，
因为人的体重为600N，人能施加的最大拉力F＝600N，
滑轮重和摩擦均忽略不计，
他能提起最重的物重：
G＝F＝600N。
20．如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为70N的物体，不计绳重和摩擦，则该同学所用拉
力F的可能值是（ ）A．30N B．35N C．40N D．45N
【答案】D。
【解析】解：
动滑轮之所以能省一半的力，是因为其相当于杠杆的变形，轮的直径相当于动力臂，轮的半径相当于阻力
臂，这样动力臂是阻力臂的二倍，自然就能省一半的力。而这一关系成立的前提条件是：必须竖直向上拉
绳子。
不计绳重和摩擦，重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，
当沿竖直方向拉动时，拉力F＝ （G +G ）＝ （70N+10N）＝40N；
物 动
图中斜向上拉绳子时，动力臂和阻力臂都会减小，但动力臂会小于阻力臂的二倍，而阻力不变，由杠杆平
衡条件可知，动力就会增大，因此所用拉力变大，则拉力F的范围是F＞40N。
21．一位同学用如图所示的两种方法在相同时间内把相同的重物提高相同的高度，甲、乙两图的动滑轮重
相同，不计绳重及机械摩擦，图甲中人的拉力 大于 图乙中人的拉力。甲收绳的速度 小于 乙收绳的
速度。（选填“大于”、“等于”或“小于”）
【答案】大于；小于。
【解析】解：
由图知，甲图中承担物重的绳子有2段，不计绳重及机械摩擦，则施加的拉力为F＝ （G+G ）；
1 动
乙图中承担物重的绳子有3段，不计绳重及机械摩擦，则施加的拉力为F＝ （G+G ）；
2 动
已知提升的物重相同、动滑轮重也相同，所以，F＞F；
1 2设物体上升的高度为h，甲图中绳子自由端移动的距离为s＝2h，乙图中绳子自由端移动的距离为s＝
1 2
3h，
在相同时间内将物体提升相同的高度，由v＝ 可知，甲收绳的速度小于乙收绳的速度。
22．如图所示，不计绳的重力和摩擦，已知每个滑轮重10N，物体重G＝100N，为了使整个装置在如图所示
位置静止，则需要施加的力F＝ 19 0 N。
【答案】190。
【解析】解：物体在如图所示位置静止时，绳子对物体的拉力F ＝G＝100N，
绳
由图知，动滑轮上绳子的段数n＝2，
不计绳重和摩擦，由滑轮组的特点可得：F ＝ （F+G ），
绳 动
则需要施加的力：F＝2F ﹣G ＝2×100N﹣10N＝190N；
绳 动
23．请利用一个滑轮、一段细绳，设计提升重物的不同方案。要求：①只用一个滑轮和一段细绳将重物提
起；②画出提起重物的装置示意图；③在示意图上标出动力的方向、滑轮绕着转动的点O阻力作用点和方
向；④说明使用该方案的优缺点。
（1）方案
（2）方案的优缺点： 用定滑轮提升重物时，能改变力的方向，但不能省力 。
【答案】（1）见图；（2）用定滑轮提升重物时，能改变力的方向，但不能省力。
【解析】解：
【设计一】
（1）方案：将滑轮设计成一个定滑轮提起重物，如图所示：（2）方案的优缺点：定滑轮相当于一个等臂杠杆，它的优点：能改变力的方向，但不能省力。
【设计二】
（1）方案：将滑轮设计成一个动滑轮提起重物，如图所示：
（2）方案的优缺点：动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆，它的优点：能省力，但不能改变力
的方向。
24．用细绳将图所示的滑轮连接成滑轮组，用该滑轮组提升重物时，承重绳为 三 段是最省力的绕线方
式。（选填“二”或“三”）
【答案】三。
【解析】解：
图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，另一种是由三根绳子承担重物；若要最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始绕线，如图所示：
25．使用简单机械可以给人们的生活带来便利。如图甲，旗杆的顶端安装着一个定滑轮，用来改变 力的
方向 ；图乙把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，是为了 省力 ，从而使得剪断物体更省力；图丙中小
轿车的方向盘相当于一个轮轴，若F＝20N，盘的半径为20cm，轴的直径为5cm，不计摩擦阻力，则F＝
1 2
16 0 N。
【答案】力的方向；省力；160。
【解析】解：
（1）国旗杆上的滑轮为定滑轮，利用它来升国旗，可以改变施加力的方向；
（2）图中剪刀在使用过程中，在同样的情况下，把被剪物体往剪刀转动轴靠近，减小了阻力臂，由FL＝
1 1
FL 可知：阻力臂越小，越省力，因此这样做的目的是减小阻力臂，可以省力；
2 2
（3）轮轴的实质是杠杆的变形，根据杠杆的平衡条件，FR＝Fr，
1 2
F＝20N，R＝20cm，r＝ d＝ ×5cm＝2.5cm；
1
F＝ ＝ ＝160N。
2
26．如图所示，三个质量相同的滑轮提起相同质量的重物时，所需拉力分别为F、F 和F，不计绳重和摩
1 2 3
擦，若滑轮和物体重分别为2N和10N，匀速提升重物G时，拉力最大的是 F （选填“F”、“F”或
2 1 2
“F”），其大小为 2 2 N。
3【答案】F；22。
2
【解析】解：由题知，不计绳重和摩擦，滑轮和物体重分别为2N和10N，
图甲中，滑轮为动滑轮，提升物体的绳子有两股，则F＝ （G+G ）＝ ×（10N+2N）＝6N；
1 动
图乙中，作用在绳子上的力等于物重，而作用在动滑轮上有两股绳子，则F＝2G+G ＝2×10N+2N＝22N；
2 动
图丙中，滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，则F＝G＝10N。
3
综上所述，三个力最大的是F，其大小为22N。
2
27．如图（a）、（b）所示，分别用力F、F 匀速提升重为10N的物体，图（a）中的滑轮作用 改变力的
1 2
方向 ，若不计摩擦、绳重和滑轮重力，力F 的大小为 1 0 N，力F 的大小为 5 N。
1 2
【答案】改变力的方向；10；5。
【解析】解：（1）a是定滑轮，本质是等臂杠杆，可以改变力的方向；
b是动滑轮，本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，可以省力；
（2）不计摩擦、绳重和滑轮重力，使用定滑轮不省力也不费力，则F＝G＝10N；
1
使用动滑轮省一半的力，即F＝ G＝ ×10N＝5N。
2
28．如图所示，不计动滑轮的质量及转动摩擦，当竖直向上的力F＝10N时，恰能使重物G匀速上升，则重
物G＝ 5 N，绳固定端拉力为 5 N，重物上升10cm，力F向上移动 5 cm。【答案】5；5；5。
【解析】解：不计动滑轮的质量及转动摩擦指的是在理想状况下，动滑轮的特殊使用方法费2倍的力即F
＝2G，G＝
绳子固定端的拉力等于物重（绕过同一个滑轮的两段绳子的承受力是相同的）F′＝G＝5N
省一半的距离：
29．图甲所示漫画说明 使用滑轮组可以省力 ；图乙是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐
子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是 弹
性势 能转化为 动 能。
【答案】使用滑轮组可以省力；弹性势； 动。
【解析】解：（1）从甲图可以看出：使用滑轮组可以很容易把两个人拉动，说明使用滑轮组可以省力；
（2）魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0
时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹
性势能转化为动能。
30．如图是用绳和木棍体验“滑轮组”威力的实验，该实验说明了 使用滑轮组可以省力 ，其中A棒受
到人的拉力 小于 B棒受到人的拉力（填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】使用滑轮组可以省力；小于。
【解析】解：
图是用绳和木棍的组合相当于一个滑轮组，手所拿的绳端相当于滑轮组的绳子自由端，该现象表明使用滑
轮组可以省力；
在滑轮组中，滑轮上有几段绳子，滑轮所受拉力就是作用在绳子上拉力的几倍，由图可知，A棒上绳子的股数比B棒上绳子的股数少，所以A棒受到人的拉力小于B棒受到人的拉力。
