《2025年综合应用创新题典中点九年级物理上册苏科版》

16. 两个滑轮按如图所示的方式组合,用5 N的拉力F拉动绳端,使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m,物体与地面间的摩擦力为9 N,则拉力F的功率为2W,滑轮组的机械效率为90%。

答案： 16.2;90% 【点拨】由图可知,$n=2$,拉力端移动距离$s=2s_{物}=2×1\ \text{m}=2\ \text{m}$,总功$W_{总}=Fs=5\ \text{N}×2\ \text{m}=10\ \text{J}$,拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{10\ \text{J}}{5\ \text{s}}=2\ \text{W}$。有用功$W_{有用}=fs_{物}=9\ \text{N}×1\ \text{m}=9\ \text{J}$,滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{9\ \text{J}}{10\ \text{J}}×100\% =90\%$。

17. [2024·巴中] 如图甲所示的塔吊是施工建设中最常见的设备,其结构可简化为如图乙所示的滑轮组模型。已知物体质量为300 kg,在绳子自由端施加1 250 N的拉力,物体以0.5 m/s的速度匀速上升10 s,g取10 N/kg。求:
(1)绳子拉力端移动的距离。
(2)拉力的功率。
(3)在此过程中滑轮组的机械效率。
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答案： 17.【解】
(1)由图乙可知,$n=3$,绳子拉力端移动的速度$v=3v_{物}=3×0.5\ \text{m/s}=1.5\ \text{m/s}$,绳子拉力端移动的距离$s=vt=1.5\ \text{m/s}×10\ \text{s}=15\ \text{m}$。
(2)拉力的功率$P=Fv=1\ 250\ \text{N}×1.5\ \text{m/s}=1\ 875\ \text{W}$。
(3)拉力所做的功$W_{总}=Fs=1\ 250\ \text{N}×15\ \text{m}=18\ 750\ \text{J}$,有用功$W_{有用}=Gh=mgh=300\ \text{kg}×10\ \text{N/kg}×5\ \text{m}=15\ 000\ \text{J}$,机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{15\ 000\ \text{J}}{18\ 750\ \text{J}}×100\% =80\%$。

18. [2024·淮安淮阴月考] 如图所示,某工人利用滑轮组将一个重为900 N的货箱在6 s内匀速提升3 m。此过程中,绳子自由端所受的拉力为F,滑轮组的机械效率为75%。试求:
(1)货箱上升的速度是多少?
(2)有用功是多少?
(3)拉力F是多少?
]

答案： 18.【解】
(1)货箱上升的速度$v=\frac{h}{t}=\frac{3\ \text{m}}{6\ \text{s}}=0.5\ \text{m/s}$。
(2)有用功$W_{有用}=Gh=900\ \text{N}×3\ \text{m}=2\ 700\ \text{J}$。
(3)由图可知,$n=3$,机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{G}{3F}×100\%$,即$75\%=\frac{900\ \text{N}}{3× F}×100\%$,解得$F=400\ \text{N}$。