《2025年名校课堂九年级物理全一册沪粤版》

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：
$t=\frac{s}{v}=\frac{0.9 km}{150 km/h}=0.006 h=21.6 s$
牵引力做功的功率：
$P=\frac{W}{t}=\frac{1.62×10^{8} J}{21.6 s}=7.5×10^{6} W$

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：
$F=\frac{W}{s}=\frac{Pt}{vt}=\frac{P}{v}=\frac{90×10^{3} W}{10 m/s}=9×10^{3} N$

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： 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 = 5 $ N,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： 80％

5. 如图所示,重力 $ G = 5 $ N 的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点 A 处。在力 $ F = 4 $ N 作用下使物体匀速上升 $ h = 0.6 $ m,已知 B 点沿竖直方向上升距离 $ s = 1.2 $ m,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：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{3 J}{4.8 J}×100\%=62.5\%$
(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：$G'=\frac{W_{额}}{h}=\frac{1.8 J}{0.6 m}=3 N$