《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

16. 新情境 自制风车 风车是利用风力做功的装置.小明制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示.

(1)观察实验装置,小明是通过测量细线对回形针做功的功率来测定风车做功的功率的.
(2)除了图中的实验器材,还需要的测量工具有天平、刻度尺和秒表.
(3)实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止.若测得回形针匀速上升的高度为h、所用的时间为t、回形针的总质量为m,则风车做功的功率$P=$mgh/t(表达式中的物理量均用符号表示).
(4)如果选用较粗重的线做实验,则与选用较细的线相比,测得风车的功率值偏小.

答案：
(1)回形针
(2)刻度尺 秒表
(3)mgh/t
(4)小 [解析]
(1)由实验装置可知，通过测量细线对回形针做功的功率即可粗略测定风车在一定风速下做功的功率.
(2)由W=Gh=mgh可知，要测细线对回形针做的功，需要用天平测出回形针的总质量m，用刻度尺测出回形针上升的高度h，由P=W/t可得，要测出细线对回形针做功的功率，需要用秒表测出所用的时间t.
(3)风车做功的功率P=W/t=Gh/t=mgh/t.
(4)线本身有质量，对回形针做功的同时还要对线做功，选用较粗重的线做实验时对线做的功大于选用较细的线时对线做的功，所以测得风车的功率值会偏小.

17. 新情境 起重机 如图所示是起重机提升重物的示意图,起重机工作过程中在4个支脚M的作用下使车轮离开水平地面.在某次提升重物A的过程中,可绕D点自由转动的吊臂BD始终保持水平,液压柱塞E始终保持竖直方向且作用于吊臂的C点.已知起重机质量为8 t,支脚对地面的总作用面积为0.2 $m^{2}$,CD= 2 m,BC= 6 m,重物A的质量为2.5 t,A竖直匀速上升的速度为0.4 m/s.忽略吊臂、滑轮、钢丝绳的质量,不计摩擦,g取10 N/kg,请计算:
(1)起重机提升重物A的过程中,起重机对地面的压强;
(2)起重机提升重物A的功率;
(3)起重机柱塞E对吊臂BD的支持力F.

答案：
(1)5.25×10⁵ Pa
(2)1×10⁴ W
(3)1×10⁵ N [解析]
(1)起重机及重物A对地面的压力F=G=mg=(8×10³ kg+2.5×10³ kg)×10 N/kg=1.05×10⁵ N，起重机对地面的压强p=F/S=1.05×10⁵ N/0.2 m²=5.25×10⁵ Pa.
(2)重物A的重力G_A=m_A g=2500 kg×10 N/kg=2.5×10⁴ N，忽略吊臂、滑轮、钢丝绳的质量，不计摩擦，起重机提升重物A的功率P=W/t=G_A h/t=G_A v=2.5×10⁴ N×0.4 m/s=1×10⁴ W.
(3)BD=BC+CD=6 m+2 m=8 m，根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂可得，起重机柱塞E对吊臂BD的支持力F=G_A×BD/CD=2.5×10⁴ N×8 m/2 m=1×10⁵ N.

18. (2024·白银中考节选)如图所示,电动独轮平衡车深受年轻人的青睐.爸爸给小东也买了一辆平衡车,平衡车的一些参数如表所示.小东在广场的水平路面上以最高速度匀速骑行了3 min.若小东的质量为45 kg,求:
(1)小东3 min骑行的距离;
(2)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1,则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时,平衡车的功率.
|平衡车参数| |
|净重|10 kg(含电池组)|
|最高车速|18 km/h|
|轮胎接地面积|5 $cm^{2}$|

答案：
(1)900 m
(2)275 W [解析]
(1)由参数表可知最高车速v=18 km/h=5 m/s，小东3 min骑行的距离s=vt=5 m/s×3×60 s=900 m.
(2)小东在水平路面上骑行时，人和车的总重为G=mg=(45 kg+10 kg)×10 N/kg=550 N，匀速直线行驶时，车的牵引力与所受阻力平衡，大小相等，即F牵=f=0.1G=0.1×550 N=55 N，小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时，平衡车的功率P=W/t=F牵v=55 N×5 m/s=275 W.