《2024年海淀单元测试AB卷九年级物理全一册沪粤版》

20. (12分)小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图甲所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为 1.0 N，每个钩码的重力为 0.5 N，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数(见下表)。
|序号|1|2|3|4|5|6|7|8|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|动滑轮重$G_{0}/N$|1.0|1.0|1.0|1.0|1.0|1.0|1.0|1.0|
|所挂钩码的重力$G/N$|0.5|1.0|1.5|2.0|2.5|3.0|3.5|4.0|
|弹簧测力计示数$F/N$|0.8|1.2|1.3|1.6|1.8|2.2|2.3|2.7|
(1)分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组_______(选填“省力”或“不省力”)。
(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计示数$F$与被提升钩码重力$G$以及动滑轮重力$G_{0}$的关系为_______。
(3)小军同学又探究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为 50 N 的物块从位置$A$沿直线匀速拉到位置$B$，请在图乙中画出最省力的绕线方法。物块移动的距离为_______ cm；若此时绳自由端所用拉力为 10 N，物块受到的摩擦力为 18 N，该滑轮组的机械效率为_______。
 

答案：
(1)不省力
(2)$F=\frac{G + G_{0}}{2}$
(3)如图所示. $3.10$ $60\%$

四、计算题(12分)
21. (12分)如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重力$G = 9×10^{4}$ N 的货物$A$沿斜面向上匀速运动。货物$A$的速度$v = 2$ m/s，经过$t = 10$ s，货物$A$竖直升高$h = 10$ m。已知汽车对绳的拉力$F$的功率$P = 120$ kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
(1)$t$时间内汽车对绳的拉力所做的功。
(2)汽车对绳的拉力大小。
(3)斜面的机械效率。

答案： 解：
(1)由 $P=\frac{W}{t}$ 可得，$t$ 时间内汽车对绳的拉力所做的功 $W = Pt = 1.2\times10^{5}\ W\times10\ s = 1.2\times10^{6}\ J$。
(2)$10\ s$ 内货物移动的距离 $s_{物}=vt = 2\ m/s\times10\ s = 20\ m$，由图知，$n = 3$，拉力端移动的距离 $s = 3s_{物}=3\times20\ m = 60\ m$，由 $W = Fs$ 得，汽车对绳的拉力 $F=\frac{W}{s}=\frac{1.2\times10^{6}\ J}{60\ m}=2\times10^{4}\ N$。
(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对货物的拉力 $F_{拉}=3F = 3\times2\times10^{4}\ N = 6\times10^{4}\ N$，斜面的机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{F_{拉}s_{物}}\times100\%=\frac{9\times10^{4}\ N\times10\ m}{6\times10^{4}\ N\times20\ m}\times100\% = 75\%$。