《2025年学霸题中题九年级物理上册苏科版》

1. (2025·南京鼓楼区期中)在九年级物理拓展课上,某同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景,设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料,若他用 300 N 的拉力将 500 N 的材料以0.3 m/s 匀速提升了 20 s.
(1)求滑轮组对材料做的功;
(2)求拉力做功的功率;
(3)若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%,求动滑轮的重力.

答案： 1.
(1)3 000 J
(2)180 W
(3)40 N
解析:
(1)装修材料移动距离
h=vt=0.3 m/s×20 s=6 m,
滑轮组对材料做的功
W有用=Gh=500 N×6 m=3 000 J.
(2)由图知道,n=2,则绳子自由端移动的距离
s=nh=2×6 m=12 m,
拉力做功
W总=Fs=300 N×12 m=3 600 J,
拉力做功的功率
P=W总/t=3 600 J/20 s=180 W.
(3)滑轮组的额外功
W额外=W总-W有用=3 600 J-3 000 J=600 J,
若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%,即
W额外1=W总η=3 600 J×10%=360 J,
克服动滑轮的重力做的额外功
W额外2=W额外-W额外1=600 J-360 J=240 J,
动滑轮的重力
G动=W额外2/h=240 J/6 m=40 N.

2. (2024·常州前黄实验学校一模)中国在建的航空母舰利用模块化建造的方法能够大大缩短工时,如图是龙门吊起重机在一次作业中起重某构件的示意图,起重机通过上方的电动机牵引绳子自由端来控制构件的升降.在此作业中,电动机牵引绳子自由端的拉力为 12 000 N,动滑轮及其附属装置的总重力为 8 000 N,构件的质量为8 t,构件在1 min 内上升15 m,求此次作业中:(g 取10 N/kg)
(1)电动机牵引绳子自由端的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)电动机克服钢丝绳重力和滑轮组各处摩擦所做的这部分额外功.

答案： 2.
(1)2.4×10⁴ W
(2)83.3%
(3)1.2×10⁵ J
解析:
(1)由图可知,有效绳子段数n=8,则绳子自由端移动距离为
s=nh=8×15 m=120 m,
则绳子拉力做功为
W总=Fs=12 000 N×120 m=1.44×10⁶ J,
则电动机牵引绳子自由端的功率为
P=W总/t=1.44×10⁶ J/60 s=2.4×10⁴ W.
(2)有用功为
W有用=Gh=mgh=8 000 kg×10 N/kg×15 m=1.2×10⁶ J,
则滑轮组的机械效率为
η=W有用/W总×100%=1.2×10⁶ J/1.44×10⁶ J×100%≈83.3%.
(3)额外功为
W额外=W总-W有用=1.44×10⁶ J-1.2×10⁶ J=2.4×10⁵ J,
克服动滑轮及其附属装置总重力所做的额外功为
W额外1=G动h=800 N×15 m=1.2×10⁵ J,
则电动机克服钢丝绳重力和滑轮组各处摩擦所做的这部分额外功为
W额外2=W额外-W额外1=2.4×10⁵ J-1.2×10⁵ J=1.2×10⁵ J.

3. 小雯看见邻居正在装修新房,她了解到:建筑工人站在高台上,利用如图所示的滑轮组,用竖直向上的力 F 拉绳子自由端,将 60 kg 的建筑材料匀速提升3 m,此过程中建筑工人对高台的压强为 14 800 Pa. 滑轮的重力均为120 N,绳子 A、B 段能承受的最大拉力分别为920 N 和 460 N,建筑工人站立时与地面的接触面积为$500 cm^2,$忽略绳重和机械之间的摩擦,求:(g 取10 N/kg)
(1)此过程中建筑工人做的有用功;
(2)建筑工人受到的重力;
(3)此滑轮组的最大机械效率.

答案： 3.
(1)1 800 J
(2)500 N
(3)90%
解析:
(1)此过程中建筑工人做的有用功为克服建筑材料重力所做的功,则建筑工人做的有用功W有用=Gh=mgh=60 kg×10 N/kg×3 m=1 800 J.
(2)建筑工人对高台的压力
F=pS=14 800 Pa×500×10⁻⁴ m²=740 N,
由于滑轮组有3段绳子承担着重物,则绳子的拉力
F拉=(G+G动)/n=(mg+G动)/n=(60 kg×10 N/kg+120 N)/3=240 N,
因为建筑工人受到竖直向下的重力及绳子的拉力,竖直向上的支持力(大小等于压力),处于平衡状态,所以建筑工人的重力
G人=F-F拉=740 N-240 N=500 N.
(3)当绳子A段能承受的最大拉力FA=920 N时,滑轮组 的机械效率最大,对定滑轮进行受力分析,此时绳子B的拉力
FB=(FA-G定)/2=(920 N-120 N)/2=400 N＜460 N,
则最大物重
G最大=3FB-G动=3×400 N-120 N=1 080 N,
滑轮组的最大机械效率
η=W有用/W总×100%=W有用/(W有用+W额外)×100%=Gh/(Gh+G动h)×100%=G/(G+G动)×100%=1 080 N/(1 080 N+120 N)×100%=90%.