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6. 工人师傅用沿斜面向上的1000 N的推力,将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4 m、高1.5 m,则此过程中做的有用功为J,斜面的机械效率为。使用斜面可以(选填“省力”或“省功”)。
答案
3000
75\%
省力
75\%
省力
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以分三步思考：
1. 有用功的计算：有用功是指对我们有价值的功，这里的目的是将物体提升到一定高度，所以有用功等于克服物体重力所做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $，代入物体重力和斜面高度即可算出。
2. 机械效率的计算：机械效率是有用功与总功的比值，总功是推力所做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，算出有用功和总功后，用$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% $就能得到机械效率。
3. 斜面的作用：根据功的原理，使用任何机械都不省功；对比推力和物体重力的大小，推力小于重力，所以使用斜面可以省力。
【解析】
1. 计算有用功：
已知物体重力$ G=2000\ \mathrm{N} $，斜面高度$ h=1.5\ \mathrm{m} $，根据公式$ W_{有用}=Gh $，可得：
$ W_{有用}=2000\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m}=3000\ \mathrm{J} $
2. 计算总功和机械效率：
已知推力$ F=1000\ \mathrm{N} $，斜面长度$ s=4\ \mathrm{m} $，总功$ W_{总}=Fs=1000\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m}=4000\ \mathrm{J} $
机械效率$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%=\frac{3000\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}} × 100\%=75\% $
3. 判断斜面的作用：
推力$ 1000\ \mathrm{N} $小于物体重力$ 2000\ \mathrm{N} $，且根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以使用斜面可以省力。
【答案】
3000；75%；省力
【知识点】
有用功与总功计算、机械效率计算、斜面的工作特点
【点评】
本题考查斜面的相关物理知识，重点在于区分有用功和总功，熟练运用机械效率公式进行计算，同时理解功的原理对机械作用的限制，属于初中力学基础题型，掌握相关公式和概念即可轻松解答。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，我们可以分三步思考：
1. 有用功的计算：有用功是指对我们有价值的功，这里的目的是将物体提升到一定高度，所以有用功等于克服物体重力所做的功，公式为$ W_{有用}=Gh $，代入物体重力和斜面高度即可算出。
2. 机械效率的计算：机械效率是有用功与总功的比值，总功是推力所做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，算出有用功和总功后，用$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% $就能得到机械效率。
3. 斜面的作用：根据功的原理，使用任何机械都不省功；对比推力和物体重力的大小，推力小于重力，所以使用斜面可以省力。
【解析】
1. 计算有用功：
已知物体重力$ G=2000\ \mathrm{N} $，斜面高度$ h=1.5\ \mathrm{m} $，根据公式$ W_{有用}=Gh $，可得：
$ W_{有用}=2000\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m}=3000\ \mathrm{J} $
2. 计算总功和机械效率：
已知推力$ F=1000\ \mathrm{N} $，斜面长度$ s=4\ \mathrm{m} $，总功$ W_{总}=Fs=1000\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m}=4000\ \mathrm{J} $
机械效率$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%=\frac{3000\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}} × 100\%=75\% $
3. 判断斜面的作用：
推力$ 1000\ \mathrm{N} $小于物体重力$ 2000\ \mathrm{N} $，且根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以使用斜面可以省力。
【答案】
3000；75%；省力
【知识点】
有用功与总功计算、机械效率计算、斜面的工作特点
【点评】
本题考查斜面的相关物理知识，重点在于区分有用功和总功，熟练运用机械效率公式进行计算，同时理解功的原理对机械作用的限制，属于初中力学基础题型，掌握相关公式和概念即可轻松解答。
【难度系数】
0.8
7. 如图所示,固定的斜面长$s=1.2\ \mathrm{m}$、高$h=0.3\ \mathrm{m}$,小明用沿斜面向上的5 N的拉力在2 s内把一个重为16 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,此过程中拉力的功率为W,斜面的机械效率为。
答案
3
80\%
80\%
解析
【分析】
要解决这两个问题，需分别利用功率和机械效率的相关公式计算：
1. 拉力的功率：先根据总功公式$ W_{总}=Fs $计算拉力做的总功，再利用功率公式$ P=\frac{W_{总}}{t} $计算功率；
2. 斜面的机械效率：先根据有用功公式$ W_{有}=Gh $计算克服物体重力做的有用功，再利用机械效率公式$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算机械效率。
【解析】
1. 计算拉力做的总功：
$ W_{总}=Fs=5\ \mathrm{N} × 1.2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{J} $
拉力的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{6\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=3\ \mathrm{W} $
2. 计算有用功：
$ W_{有}=Gh=16\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=4.8\ \mathrm{J} $
斜面的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{4.8\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $
【答案】
3；80%
【知识点】
功率的计算；斜面机械效率；功的计算
【点评】
本题考查力学中功、功率、机械效率的综合计算，需明确总功与有用功的区别，熟练运用相关公式，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.8
要解决这两个问题，需分别利用功率和机械效率的相关公式计算：
1. 拉力的功率：先根据总功公式$ W_{总}=Fs $计算拉力做的总功，再利用功率公式$ P=\frac{W_{总}}{t} $计算功率；
2. 斜面的机械效率：先根据有用功公式$ W_{有}=Gh $计算克服物体重力做的有用功，再利用机械效率公式$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算机械效率。
【解析】
1. 计算拉力做的总功：
$ W_{总}=Fs=5\ \mathrm{N} × 1.2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{J} $
拉力的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{6\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=3\ \mathrm{W} $
2. 计算有用功：
$ W_{有}=Gh=16\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=4.8\ \mathrm{J} $
斜面的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{4.8\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $
【答案】
3；80%
【知识点】
功率的计算；斜面机械效率；功的计算
【点评】
本题考查力学中功、功率、机械效率的综合计算，需明确总功与有用功的区别，熟练运用相关公式，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.8
8. 如图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是(选填“$A$”“$B$”或“$C$”)点。设大轮与小轮的半径比为$3:1$,水桶受到的总重力为90 N,若要使辘轳静止在图乙所示位置,则作用在$C$点最小的力应为N。(不计井绳的粗细和自重)
答案
省力
B
30
B
30
解析
【分析】
1. 判断杠杆类型：辘轳的动力臂为大轮半径，阻力臂为小轮半径，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
2. 确定支点：辘轳绕着$B$点转动，因此支点为$B$点。
3. 计算最小力：根据杠杆平衡条件，结合大轮与小轮的半径比和水桶重力，代入公式计算出最小作用力。
【解析】
1. 杠杆类型判断：辘轳的动力臂（大轮半径）大于阻力臂（小轮半径），根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此它是按照省力杠杆设计的。
2. 支点确定：辘轳绕着$B$点转动，所以支点是$B$点。
3. 最小力计算：
设大轮半径为$R$，小轮半径为$r$，由题意知$\frac{R}{r}=\frac{3}{1}$，即$R=3r$。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力$F$作用在$C$点时动力臂最大（为$R$），此时力最小，阻力为水桶总重力$G=90N$，阻力臂为$r$，则：
$F× R = G× r$
将$R=3r$代入得：
$F×3r = 90N× r$
解得$F=30N$。
【答案】
省力；$B$；30
【知识点】
杠杆类型判断；杠杆支点确定；杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活中的辘轳考查杠杆的相关知识，需掌握杠杆分类、支点判断方法及杠杆平衡条件的应用，将物理知识与生活工具结合，加深对杠杆原理的理解。
【难度系数】
0.6
1. 判断杠杆类型：辘轳的动力臂为大轮半径，阻力臂为小轮半径，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
2. 确定支点：辘轳绕着$B$点转动，因此支点为$B$点。
3. 计算最小力：根据杠杆平衡条件，结合大轮与小轮的半径比和水桶重力，代入公式计算出最小作用力。
【解析】
1. 杠杆类型判断：辘轳的动力臂（大轮半径）大于阻力臂（小轮半径），根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此它是按照省力杠杆设计的。
2. 支点确定：辘轳绕着$B$点转动，所以支点是$B$点。
3. 最小力计算：
设大轮半径为$R$，小轮半径为$r$，由题意知$\frac{R}{r}=\frac{3}{1}$，即$R=3r$。
根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，动力$F$作用在$C$点时动力臂最大（为$R$），此时力最小，阻力为水桶总重力$G=90N$，阻力臂为$r$，则：
$F× R = G× r$
将$R=3r$代入得：
$F×3r = 90N× r$
解得$F=30N$。
【答案】
省力；$B$；30
【知识点】
杠杆类型判断；杠杆支点确定；杠杆平衡条件
【点评】
本题结合生活中的辘轳考查杠杆的相关知识，需掌握杠杆分类、支点判断方法及杠杆平衡条件的应用，将物理知识与生活工具结合，加深对杠杆原理的理解。
【难度系数】
0.6
9. 学习了简单机械后,小明了解到斜面也是一种机械,于是他想探究这种机械的特点。他将木块放在如图所示的斜面上,并用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉木块,收集到表中的实验数据:
|斜面倾斜程度|木块重力$G/\mathrm{N}$|斜面高度$h/\mathrm{m}$|斜面长$s/\mathrm{m}$|沿斜面拉力$F/\mathrm{N}$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|较缓|5|0.2|1|2|
|较陡|5|0.3|1|2.6|
|最陡|5|0.4|1|3.2|
(1)比较表中木块重力$G$和拉力$F$的大小,得出:使用斜面时(选填“能”或“不能”)省力;斜面长度相同时,斜面高度越大越(选填“省力”或“费力”)。
(2)实验时,可以通过移动木块$A$来改变斜面的倾斜程度,要减小斜面的倾斜程度,木块$A$要向(选填“左”或“右”)移。
(3)请举出应用斜面的一种实例:(写出一种即可)。
|斜面倾斜程度|木块重力$G/\mathrm{N}$|斜面高度$h/\mathrm{m}$|斜面长$s/\mathrm{m}$|沿斜面拉力$F/\mathrm{N}$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|较缓|5|0.2|1|2|
|较陡|5|0.3|1|2.6|
|最陡|5|0.4|1|3.2|
(1)比较表中木块重力$G$和拉力$F$的大小,得出:使用斜面时(选填“能”或“不能”)省力;斜面长度相同时,斜面高度越大越(选填“省力”或“费力”)。
(2)实验时,可以通过移动木块$A$来改变斜面的倾斜程度,要减小斜面的倾斜程度,木块$A$要向(选填“左”或“右”)移。
(3)请举出应用斜面的一种实例:(写出一种即可)。
答案
能
费力
右
盘山
公路
费力
右
盘山
公路
解析
【分析】
1. 第(1)问：对比表格中木块重力$G$与沿斜面拉力$F$的大小，若$F＜G$则说明使用斜面能省力；在斜面长度相同时，观察斜面高度增大时拉力的变化，拉力越大说明越费力。
2. 第(2)问：斜面倾斜程度由高度和长度决定，在斜面长度不变时，减小倾斜程度需降低斜面高度，因此将木块A向右移可降低斜面高度，减小倾斜程度。
3. 第(3)问：结合生活实际，找出利用斜面省力原理的实例即可。
【解析】
(1) 由表格数据可知，三次实验中沿斜面拉力$F$均小于木块重力$G$，因此使用斜面时$\boldsymbol{能}$省力；
当斜面长度$s$相同时，斜面高度$h$越大，沿斜面拉力$F$越大，说明斜面高度越大越$\boldsymbol{费力}$。
(2) 要减小斜面的倾斜程度，需降低斜面高度，在斜面长度不变时，将木块A向$\boldsymbol{右}$移动，可减小斜面高度，从而减小倾斜程度。
(3) 生活中应用斜面的实例：$\boldsymbol{盘山公路}$（或楼梯、螺丝钉等，合理即可）。
【答案】
(1) 能；费力
(2) 右
(3) 盘山公路（合理即可）
【知识点】
斜面的特点；斜面的应用
【点评】
本题考查斜面的省力特点及实际应用，通过分析实验数据归纳规律，同时联系生活实际理解斜面的作用，注重对实验数据分析能力和物理知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.8
1. 第(1)问：对比表格中木块重力$G$与沿斜面拉力$F$的大小，若$F＜G$则说明使用斜面能省力；在斜面长度相同时，观察斜面高度增大时拉力的变化，拉力越大说明越费力。
2. 第(2)问：斜面倾斜程度由高度和长度决定，在斜面长度不变时，减小倾斜程度需降低斜面高度，因此将木块A向右移可降低斜面高度，减小倾斜程度。
3. 第(3)问：结合生活实际，找出利用斜面省力原理的实例即可。
【解析】
(1) 由表格数据可知，三次实验中沿斜面拉力$F$均小于木块重力$G$，因此使用斜面时$\boldsymbol{能}$省力；
当斜面长度$s$相同时，斜面高度$h$越大，沿斜面拉力$F$越大，说明斜面高度越大越$\boldsymbol{费力}$。
(2) 要减小斜面的倾斜程度，需降低斜面高度，在斜面长度不变时，将木块A向$\boldsymbol{右}$移动，可减小斜面高度，从而减小倾斜程度。
(3) 生活中应用斜面的实例：$\boldsymbol{盘山公路}$（或楼梯、螺丝钉等，合理即可）。
【答案】
(1) 能；费力
(2) 右
(3) 盘山公路（合理即可）
【知识点】
斜面的特点；斜面的应用
【点评】
本题考查斜面的省力特点及实际应用，通过分析实验数据归纳规律，同时联系生活实际理解斜面的作用，注重对实验数据分析能力和物理知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.8
