《2025年点拨训练九年级物理上册苏科版》

1. 如图所示,建筑工人用200N的拉力将质量为34kg的木箱在10s内匀速提升3m,g取10N/kg。
(1)求木箱的重力。
(2)求工人做功的功率。
(3)求滑轮组的机械效率。

(1) 木箱的重力为340N。
(2) 工人做功的功率为120W。
(3) 滑轮组的机械效率为85%。

答案： 解:
(1) 木箱的重力 $ G = mg = 34 \, \text{kg} \times 10 \, \text{N/kg} = 340 \, \text{N} $
(2) 从图中可知 $ n = 2 $，绳子自由端移动的距离
$ s = nh = 2 \times 3 \, \text{m} = 6 \, \text{m} $
工人做的功 $ W_{\text{总}} = Fs = 200 \, \text{N} \times 6 \, \text{m} = 1200 \, \text{J} $
工人做功的功率 $ P = \frac{W_{\text{总}}}{t} = \frac{1200 \, \text{J}}{10 \, \text{s}} = 120 \, \text{W} $
(3) 有用功 $ W_{\text{有用}} = Gh = 340 \, \text{N} \times 3 \, \text{m} = 1020 \, \text{J} $
滑轮组的机械效率
$ \eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}} \times 100\% = \frac{1020 \, \text{J}}{1200 \, \text{J}} \times 100\% = 85\% $

2. 小强爸爸用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示,滑轮和钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某次小强爸爸将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N。
(1)求拉力做的功。4800J
(2)动滑轮的重力是多大？400N当滑轮组的机械效率为60%时,被运送建材的重力是多大？600N

答案： 解:
(1) 由图甲可知, $ n = 2 $，钢绳自由端移动的距离 $ s = nh = 2 \times 12 \, \text{m} = 24 \, \text{m} $
拉力做的功 $ W = Fs = 200 \, \text{N} \times 24 \, \text{m} = 4800 \, \text{J} $
(2) 由图乙可知, 当建材重为 $ G = 400 \, \text{N} $ 时, 滑轮组的机械效率 $ \eta = 50\% $，由于滑轮和钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计, 则滑轮组的机械效率 $ \eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}} \times 100\% = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{有用}} + W_{\text{额外}}} \times 100\% = \frac{Gh}{Gh + G_{\text{动}}h} \times 100\% = \frac{G}{G + G_{\text{动}}} \times 100\% $
所以动滑轮的重力
$ G_{\text{动}} = \frac{1 - \eta}{\eta} \times G = \frac{1 - 50\%}{50\%} \times 400 \, \text{N} = 400 \, \text{N} $
当滑轮组的机械效率为 $ 60\% $ 时, 设被运送建材的重力为 $ G' $，则有 $ \eta' = \frac{G'}{G' + 400 \, \text{N}} \times 100\% = 60\% $，解得 $ G' = 600 \, \text{N} $

3. [2024·凉山州]如图所示,某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中,工人对绳的拉力始终沿竖直方向,工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为$300cm^2,$工人对地面的压强为$2.0×10^4Pa；$此工人的质量为70kg,两个动滑轮的质量共为10kg,绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计,g取10N/kg。求：
(1)工人的手对绳的拉力大小为100N。
(2)工件移动过程中,地面对工件摩擦力的大小为300N。
(3)滑轮组在此次工作中的机械效率为75%。

答案： 解:
(1) 工人的重力 $ G = mg = 70 \, \text{kg} \times 10 \, \text{N/kg} = 700 \, \text{N} $
由 $ p = \frac{F}{S} $ 可知, 工人对地面的压力
$ F_{\text{压}} = pS = 2.0 \times 10^{4} \, \text{Pa} \times 300 \times 10^{-4} \, \text{m}^{2} = 600 \, \text{N} $
根据力的作用是相互的可知, 工人受到地面的支持力
$ F_{\text{支}} = F_{\text{压}} = 600 \, \text{N} $
工人静止在地面上受到的重力、地面对工人的支持力和绳对工人的拉力平衡, 且绳对工人的拉力与工人的手对绳的拉力相等, 即工人的手对绳的拉力 $ F = G - F_{\text{支}} = 700 \, \text{N} - 600 \, \text{N} = 100 \, \text{N} $
(2) 两个动滑轮的总重力
$ G_{\text{动}} = m_{\text{动}}g = 10 \, \text{kg} \times 10 \, \text{N/kg} = 100 \, \text{N} $
由图可知 $ n = 4 $，因为不计绳重、绳与滑轮之间的摩擦, 则 $ F = \frac{1}{n}(f + G_{\text{动}}) $，所以地面对工件的摩擦力
$ f = nF - G_{\text{动}} = 4 \times 100 \, \text{N} - 100 \, \text{N} = 300 \, \text{N} $
(3) 滑轮组的机械效率 $ \eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}} \times 100\% = \frac{fs_{\text{物}}}{Fs} \times 100\% = \frac{fs_{\text{物}}}{Fns_{\text{物}}} \times 100\% = \frac{f}{nF} \times 100\% = \frac{300 \, \text{N}}{4 \times 100 \, \text{N}} \times 100\% = 75\% $

4. [2024·无锡期中]如图所示为某居民楼前的无障碍通道,通道长3m,高30cm,小明用沿着通道斜面方向的力推着爷爷匀速上行,爷爷和轮椅的总质量为80kg,若此过程通道斜面的机械效率是80%,则推力的大小为100N,轮椅所受斜面的摩擦力为20N；若增大通道斜面倾斜程度,此时通道斜面的机械效率将增大(选填“增大”“不变”或“减小”)。(g取10N/kg)

答案： $ 100 $；$ 20 $；增大