《2025年名校课堂九年级物理上册沪粤版江西专版》

1. (2024·亳州谯城区期中)如图所示,这是我国首条超高速低真空管道磁浮交通系统全尺寸试验线,也是全球在建距离最长、规模最大的全尺寸超高速低真空管道磁浮交通系统试验线。2024 年 1 月,高速飞车全尺寸超导电动悬浮试验成功,在 0.9 km 长的平直线路上实现了 150 km/h 的稳定悬浮运行,行驶中受到水平方向的阻力为 $1.8×10^{5}N$。求高速飞车在 0.9 km 长的平直线路上稳定运行时:
(1)牵引力所做的功;
(2)牵引力做功的功率。

答案： 1.解:
(1)高速飞车匀速直线行驶时,其所受的牵引力和阻力是一对平衡力,则牵引力:$F_{牵}=f=1.8× 10^{5}\ N$牵引力所做的功:$W=F_{牵}s=1.8× 10^{5}\ N× 0.9× 10^{3}\ m=1.62× 10^{8}\ J$
(2)高速飞车稳定运行的时间:$t=\dfrac{s}{v}=\dfrac{0.9\ km}{150\ km/h}=0.006\ h=21.6\ s$牵引力做功的功率:$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{1.62× 10^{8}\ J}{21.6\ s}=7.5× 10^{6}\ W$

2. 如图是驾驶一辆轿车从水平地面上沿斜坡行驶至高架桥的情景,在此过程中汽车以 10 m/s 的恒定速度运动,发动机的功率恒定为 90 kW 不变,经过 10 s 汽车从坡底 A 点到达坡顶 B 点。求:
(1)汽车沿斜坡 AB 段行驶时牵引力所做的功。
(2)汽车沿斜坡 AB 段行驶时牵引力的大小。

答案： 2.解:
(1)牵引力所做的功:$W=Pt=90× 10^{3}\ W× 10\ s=9× 10^{5}\ J$
(2)牵引力的大小:$F=\dfrac{W}{s}=\dfrac{Pt}{vt}=\dfrac{P}{v}=\dfrac{90× 10^{3}\ W}{10\ m/s}=9× 10^{3}\ N$

3. (2023·广安)学习了简单机械知识后,某同学自制了如图所示的晾衣架。他将 50 N 的衣物挂在横杆上,拉绳使其匀速上升 1.6 m,用时 5 s(上升过程中,横杆保持水平),此过程该装置的机械效率为 80%(不计绳重及摩擦)。下列分析正确的是 (B)

A.拉力做功为 80 J
B.拉力的功率为 20 W
C.动滑轮重为 12.5 N
D.若增大衣物的质量,机械效率将减小

答案： 3.B

4. (2024·六安金安区期中)如图所示,是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体 A 重为 20 N,水平滑动时受到的摩擦力为 12 N,拉力 $F = 5N$,物体 A 在 10 s 内匀速移动了 0.6 m,则滑轮组的机械效率为80%。

答案： 4.80%

5. 如图所示,重力 $G = 5N$ 的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点 A 处。在力 $F = 4N$ 作用下使物体匀速上升 $h = 0.6m$,已知 B 点沿竖直方向上升距离 $s = 1.2m$,不计摩擦,求:
(1)此杠杆的机械效率 $\eta$;
(2)杠杆自身重力 $G'$ 的大小。

答案： 5.解:
(1)有用功:$W_{有}=Gh=5\ N× 0.6\ m=3\ J$总功:$W_{总}=Fs=4\ N× 1.2\ m=4.8\ J$机械效率:$\eta=\dfrac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%=\dfrac{3\ J}{4.8\ J}× 100\%=62.5\%$
(2)额外功:$W_{额}=W_{总}-W_{有}=4.8\ J-3\ J=1.8\ J$杠杆自身重力$G'$的大小:$G'=\dfrac{W_{额}}{h}=\dfrac{1.8\ J}{0.6\ m}=3\ N$