《2025年点拨训练九年级物理上册苏科版》

3. [2025·盐城期中]如图甲所示的多功能夹,其中$AOB$可以看成一个杠杆,其简化示意图如图乙所示。请在图乙中画出使用该多功能夹时,作用在$A点的最小动力F_{1}及阻力F_{2}的力臂l_{2}$。

答案：
如图所示

4. [2024·成都青羊区期末]小鑫同学发现小区安装了一批新健身器材,其中有一种叫单人坐拉器的健身器材,如图甲所示。这种器材的简化结构如图乙所示,使用方法是：运动者坐在坐拉器座椅上,双脚离地,双手握住手柄$A$并用力向下拉,操作杆$AO_{1}B会绕着转轴O_{1}$转动,带动连杆$BC拉动杆O_{2}CD绕转轴O_{2}$转动,将座椅向上抬起,试分析该坐拉器并回答下列问题。(已知锻炼过程中上身保持竖直)

(1)当运动者用力向下拉时,从省、费力的角度来看,操作杆$AO_{1}B$是一个______省力杠杆。运动者的体重越轻,坐拉器在使用过程中的机械效率越______低(选填“高”或“低”)。
(2)若小鑫的重力$G = 700N$,他用$400N竖直向下的拉力F将手柄下拉了40cm$,座椅竖直升高了$20cm$,则该装置的机械效率是______87.5%。
(3)小鑫注意到,在杠杆$AO_{1}B$中有一小段圆弧形结构,此结构最可能的作用是______加固操作杆，防止变形。

答案：
(1)省力；低
(2)87.5%
(3)加固操作杆，防止变形

5. [2024·石家庄期末改编]如图甲所示,工人用推力将重为$1000N$的箱子沿斜面推至车厢内图中所示的位置,斜面长$3m$、高$1.5m$(为方便表示,图中未按比例画),推力始终与箱子运动方向相同。工人使用的推力大小随时间变化关系如图乙所示。工人在斜面上时的机械效率为83.3%(百分号前保留一位小数),箱子所受摩擦力为100$N$；$10～20s$内,工人推动箱子在车厢中运动了$5m$,在该时间段内箱子的重力不做功(选填“做功”或“不做功”),箱子运动的速度为0.5$m/s$,推力对箱子做功的功率为100$W$。

答案： 83.3%；100；不做功；0.5；100

6. [2024·苏州]某起重机的滑轮组结构示意如图所示,其最大载重为$5t$。起重机将$3600kg的钢板匀速提升到10m$高的桥墩上,滑轮组的机械效率为$80\%$。不计钢丝绳的重力和摩擦,$g取10N/kg$。求：
(1)克服钢板重力做的功$W_{有用}$为$3.6×10^{5}J$。
(2)钢丝绳的拉力$F$为$1.125×10^{4}N$。
(3)滑轮组满载时的机械效率(百分号前保留一位小数)为$84.7\%$。

答案： 解：
(1)钢板重力$ G_{钢板}=m_{钢板}g=3600kg \times 10N/kg=3.6 \times 10^{4}N $
克服钢板重力做的有用功$ W_{有用}=G_{钢板}h=3.6 \times 10^{4}N \times 10m=3.6 \times 10^{5}J $
(2)滑轮组共有4段绳子拉着动滑轮，故拉力移动距离为钢板提升高度的4倍，即$ s=40m $
拉力做的功$ W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3.6 \times 10^{5}J}{80 \%}=4.5 \times 10^{5}J $
钢丝绳的拉力$ F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{4.5 \times 10^{5}J}{40m}=1.125 \times 10^{4}N $
(3)额外功$ W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=4.5 \times 10^{5}J-3.6 \times 10^{5}J=9 \times 10^{4}J $
动滑轮重$ G_{动}=\frac{W_{额外}}{h}=\frac{9 \times 10^{4}J}{10m}=9000N $
最大载重$ m=5t=5000kg $，$ G_{最大}=mg=5000kg \times 10N/kg=50000N $
滑轮组满载时的机械效率$ \eta'=\frac{W_{有用}'}{W_{总}'} \times 100 \%=\frac{G_{最大}h'}{(G_{最大}+G_{动})h'} \times 100 \%=\frac{G_{最大}}{G_{最大}+G_{动}} \times 100 \%=\frac{50000N}{50000N+9000N} \times 100 \% \approx 84.7 \% $

2. 古代典籍《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,是中国古代一部综合性的科学技术著作。外国学者称它为“中国$17$世纪的工艺百科全书”。
(1)如图甲所示是《天工开物》中记载的水碓($duì$)(西汉末年出现的机械)。水流冲击水轮转动,水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下,不断舂米,简化结构如图乙所示。

①如图乙所示水碓可视为不等臂杠杆,为方便舂米,它是按照费力杠杆来设计的,它的支点是图中的O点。
②水轮转动时还可以提水,水轮在一定时间内提升的水越多,对水所做的功越多,当水轮旋转的速度加快时,提升水的功率会变大。
③若水轮一小时可提升质量为$3000kg的水升高4m$,则水轮所做的有用功为$1.2× 10^{5}$$J$,若每分钟水轮做功为$2400J$,则水轮$1h$内做的总功为$1.44× 10^{5}$$J$,水轮提水的机械效率是83.3%。($g取10N/kg$,忽略摩擦力)
(2)如图丙是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”,在两个支架上摆放一根直的硬棒,支点为$O_{1}$、$O_{2}$,$A$端系一石块,$B$端装有轮轴,轮轴能绕着硬棒转动,悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后紧系在轮轴上。若空桶质量为$10kg$,轮轴质量为$10kg$,空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在$B$位置,$O_{1}A长为0.6m$,$O_{1}O_{2}长为1m$,$O_{2}B长为0.8m$,硬棒及绳索质量忽略不计。($g取10N/kg$)

①人对辘轳不施加力,桶中未装水,为保证硬棒不会翻转,石块质量最多为60$kg$；若$A点系上质量为40kg$的石块,提水时为保证硬棒不翻转,桶中最多可装60$kg$的水。
②若桶内水的质量为$40kg$,人用时$20s将桶匀速提升3m$,此时辘轳提水的机械效率为$50\%$,则桶对水做的功为1200$J$,人做功的功率为120$W$。
③图丁所示水龙头开关的设计也应用了与“辘轳”同样的原理,为了更省力,开关应选用A。

答案：
(1)①费力；0 ②多；大 ③$ 1.2 \times 10^{5} $；$ 1.44 \times 10^{5} $；83.3%
(2)①60；60 ②1200；120 ③A