《2025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）.

(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%

[解析]
(2)由图甲可知，$n = 2$，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$F=\frac{G + G_{0}}{2}$.
(3)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，当绳子的有效股数为3时，最省力；由图乙知，物块移动的距离为$44.10\ cm - 41.00\ cm = 3.10\ cm$；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$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}\times100\%=\frac{fs}{F'\times3s}\times100\%=\frac{f}{3F'}\times100\%=\frac{18\ N}{3\times10\ N}\times100\% = 60\%$.

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，滑轮组对重物的拉力$F_{拉}=3F = 3\times2\times10^{4}\ N = 6\times10^{4}\ N$，斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}\times100\%=\frac{Gh}{F_{拉}s_{物}}\times100\%=\frac{9\times10^{4}\ N\times10\ m}{6\times10^{4}\ N\times20\ m}\times100\% = 75\%$.