《2025年通城学典课时作业本九年级物理上册苏科版江苏专版》

1. (2024·扬州)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250N,窗玻璃上升的高度为10m,用时50s。求:
(1)所做的有用功$W_{有用}$。
(2)工人所用拉力的功率$P$。
(3)动滑轮的机械效率$\eta$。

答案：
(1) 有用功 $ W_{有用} = G_{物}h = 400N \times 10m = 4000J $
(2) 绳子自由端移动的距离 $ s = 10m \times 2 = 20m $，工人所用拉力做的功 $ W_{总} = Fs = 250N \times 20m = 5000J $，拉力的功率 $ P = \frac{W_{总}}{t} = \frac{5000J}{50s} = 100W $
(3) 动滑轮的机械效率 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\% = \frac{4000J}{5000J} \times 100\% = 80\% $

2. 如图所示,工人需把重为1200N的木箱A拉到高$h= 2m$、长$L= 10m$的斜面顶端。工人沿斜面向上用时60s将木箱A从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,已知拉力F的功率为80W。则:
(1)拉力F的大小是多少?
(2)该斜面的机械效率是多少?
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大?

答案：
(1) 木箱 $ A $ 运动的速度 $ v = \frac{L}{t} = \frac{10m}{60s} = \frac{1}{6}m/s $，拉力 $ F = \frac{P}{v} = \frac{80W}{\frac{1}{6}m/s} = 480N $
(2) 工人对木箱 $ A $ 做的有用功 $ W_{有用} = Gh = 1200N \times 2m = 2400J $，拉力做的总功 $ W_{总} = FL = 480N \times 10m = 4800J $，该斜面的机械效率 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\% = \frac{2400J}{4800J} \times 100\% = 50\% $
(3) 摩擦力做的功 $ W_{额外} = W_{总} - W_{有用} = 4800J - 2400J = 2400J $，摩擦力 $ f = \frac{W_{额外}}{L} = \frac{2400J}{10m} = 240N $

3. 如图所示为一根均匀的细木棒$OC$,$OA= \frac{1}{4}OC$,$B为OC$的中点。小明在$C$点施加始终竖直向上的拉力F将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m,细木棒的机械效率为90%,不计摩擦和绳子重。求:
(1)提升该物体做的有用功。
(2)拉力F所做的功。
(3)细木棒的重力。

答案：
(1) 提升该物体做的有用功 $ W_{有用} = Gh = 180N \times 0.2m = 36J $
(2) 由 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\% $ 可得，拉力 $ F $ 所做的功 $ W_{总} = \frac{W_{有用}}{\eta} = \frac{36J}{90\%} = 40J $
(3) 克服细木棒重力做的额外功 $ W_{额外} = W_{总} - W_{有用} = 40J - 36J = 4J $，因为 $ OA = \frac{1}{4}OC $， $ B $ 为 $ OC $ 的中点，所以 $ OB = 2OA $；当物体上升 $ 0.2m $ 时， $ B $ 点(重心)将上升 $ h' = 0.4m $；不计摩擦和绳子重，由 $ W_{额外} = G_{木棒}h' $ 可得，细木棒的重力 $ G_{木棒} = \frac{W_{额外}}{h'} = \frac{4J}{0.4m} = 10N $