2026年假期作业北京教育出版社八年级物理北师大版第47页答案
4 利用如图所示的滑轮组将物体A沿水平面移动2 m,用时10 s。已知物体重力$G=500\ \mathrm{N}$,拉力$F=40\ \mathrm{N}$,滑轮组的机械效率为$\eta=75\%$,不计绳重、绳与滑轮的摩擦,下列说法正确的是(
C
)

A.物体A所受的摩擦力$f=120\ \mathrm{N}$
B.在物体A移动的过程中重力做功$W_{\mathrm{有}}=180\ \mathrm{J}$
C.摩擦力做功的功率$P=18\ \mathrm{W}$
D.自由端拉力做功$W_{\mathrm{总}}=80\ \mathrm{J}$

答案

4.C

解析

【分析】
本题是水平滑轮组的相关计算问题,需明确水平滑轮组的有用功是克服物体A受到的摩擦力做的功,总功是拉力F做的功,机械效率公式为$\eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}$。解题时先确定承担动滑轮的绳子段数$n$,再结合功、功率、机械效率的公式逐一分析选项。
【解析】
由图可知,水平滑轮组中承担动滑轮(及物体A)的绳子段数$n=3$。已知物体A移动距离$s_{\mathrm{物}}=2\ \mathrm{m}$,拉力$F=40\ \mathrm{N}$,机械效率$\eta=75\%$,时间$t=10\ \mathrm{s}$。
1. 总功计算:自由端移动距离$s_{\mathrm{绳}}=n · s_{\mathrm{物}}=3 × 2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$,总功$W_{\mathrm{总}}=F · s_{\mathrm{绳}}=40\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$,故选项D($W_{\mathrm{总}}=80\ \mathrm{J}$)错误;
2. 重力做功分析:物体沿水平面移动,重力方向竖直向下,与位移方向垂直,重力做功为$0$,选项B错误;
3. 摩擦力计算:有用功$W_{\mathrm{有}}=\eta · W_{\mathrm{总}}=75\% × 240\ \mathrm{J}=180\ \mathrm{J}$,有用功是克服摩擦力做的功,即$W_{\mathrm{有}}=f · s_{\mathrm{物}}$,得$f=\frac{W_{\mathrm{有}}}{s_{\mathrm{物}}}=\frac{180\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=90\ \mathrm{N}$,选项A($f=120\ \mathrm{N}$)错误;
4. 摩擦力做功功率:功率$P=\frac{W_{\mathrm{有}}}{t}=\frac{180\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}}=18\ \mathrm{W}$,选项C正确。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率、功与功率、水平滑轮组
【点评】
本题考查水平滑轮组的综合计算,核心是区分水平滑轮组与竖直滑轮组的有用功(水平为克服摩擦力,竖直为克服重力),需先正确确定绳子段数$n$,再结合相关公式分析各选项,难度中等。
【难度系数】
0.5
5 利用图示滑轮组匀速提升 450 N 的建筑材料,绳子自由端移动了 4 m,动滑轮重力为 50 N。不计绳重和摩擦,工人对绳的拉力是
250
N,工人做的有用功是
900
J,此过程中滑轮组的机械效率是
90
%。

答案

5. 250 900 90

解析

【分析】
要解决本题,需先确定滑轮组承担物重的绳子段数,再利用滑轮组的拉力公式、功和机械效率的相关公式逐步计算。步骤为:1. 判断动滑轮上的绳子段数n;2. 不计绳重和摩擦时,用拉力公式计算拉力;3. 由绳子自由端移动距离与物体上升高度的关系求出物体上升高度;4. 计算有用功;5. 计算总功;6. 计算机械效率。
【解析】
1. 确定绳子段数:由图可知,动滑轮上有2段绳子承担物重,即$ n=2 $。
2. 计算拉力:不计绳重和摩擦,拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n} $,代入数据得:
$ F=\frac{450N+50N}{2}=250N $。
3. 计算物体上升高度:由$ s=nh $得,$ h=\frac{s}{n}=\frac{4m}{2}=2m $。
4. 计算有用功:有用功是提升物体做的功,$ W_{有}=G_{物}h=450N×2m=900J $。
5. 计算总功:总功是拉力做的功,$ W_{总}=Fs=250N×4m=1000J $。
6. 计算机械效率:$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{900J}{1000J}×100\%=90\% $。
【答案】
250;900;90
【知识点】
滑轮组拉力计算、有用功、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算,需掌握绳子段数判断、相关公式应用,属于初中物理力学的常规题型,侧重基础公式的运用。
【难度系数】
0.5
6 如图为商场的自动扶梯,它在电动机的带动下可匀速上升。某次扶梯承载24人从商场一楼到二楼,用时6s,若24人总重$1.2×10^4$N,扶梯的机械效率为80%,则该过程中,扶梯对人做功的功率是
6 000
W,扶梯电动机的输出功率为
7 500
W。如果站在扶梯上的人数减少,扶梯的机械效率将
变小
(选填“变大”“变小”或“不变”)。

答案

6. 6 000 7 500 变小

解析

【分析】
本题需分三步解答:1. 计算扶梯对人做功的功率,扶梯对人做的功是提升人的有用功,利用总重力和提升高度算出有用功,再除以时间得功率;2. 根据机械效率公式算出总功,进而得到电动机的输出功率;3. 分析机械效率的变化,明确机械效率与有用功、额外功的关系,判断人数减少时机械效率的变化。
【解析】
1. 扶梯对人做的有用功:$W_{有用}=Gh=1.2×10^4\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=3.6×10^4\ \mathrm{J}$,
扶梯对人做功的功率:$P_{有用}=\frac{W_{有用}}{t}=\frac{3.6×10^4\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{s}}=6000\ \mathrm{W}$;
2. 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$,得总功:$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3.6×10^4\ \mathrm{J}}{80\%}=4.5×10^4\ \mathrm{J}$,
电动机的输出功率:$P_{总}=\frac{W_{总}}{t}=\frac{4.5×10^4\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{s}}=7500\ \mathrm{W}$;
3. 机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}$,当人数减少时,有用功$W_{有用}$减小,而额外功$W_{额外}$(克服扶梯自身重力等做的功)不变,因此机械效率变小。
【答案】
6000;7500;变小
【知识点】
功率计算、机械效率
【点评】
本题结合自动扶梯的实际场景,考查功、功率及机械效率的计算,需明确有用功和额外功的概念,理解机械效率的影响因素,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
7 如图,用滑轮组拉动汽车时,滑轮B的作用是
改变力的方向
;汽车被匀速拉动2m时,作用在绳子上的拉力F为1000N,已知滑轮组的机械效率为80%,在此过程中拉力做功
4 000
J,克服汽车重力做功
0
J,汽车受到的摩擦力为
1 600
N。

答案

7. 改变力的方向 4 000 0 1 600

解析

【分析】首先判断滑轮类型:滑轮B固定在墙上,属于定滑轮,作用是改变力的方向;滑轮A随汽车移动,是动滑轮。水平拉动汽车时,有用功是克服汽车摩擦力做的功,汽车沿水平方向移动,重力方向竖直,因此克服重力不做功。根据滑轮组特点,动滑轮上绳子段数为2,可得出拉力移动距离与汽车移动距离的关系,再结合机械效率公式计算总功、有用功,进而求出摩擦力。
【解析】
1. 滑轮B是定滑轮,定滑轮的作用是改变力的方向,不省力。
2. 汽车水平移动,重力方向竖直向下,汽车在重力方向没有移动距离,因此克服汽车重力做功为0J。
3. 该滑轮组中,动滑轮A上的绳子段数n=2,汽车移动距离$s_{车}=2m$,则拉力F移动的距离$s = n × s_{车}=2×2m=4m$。
4. 拉力做的总功$W_{总}=F× s=1000N×4m=4000J$。
5. 已知机械效率$\eta=80\%$,有用功$W_{有用}=\eta× W_{总}=80\%×4000J=3200J$。
6. 有用功是克服摩擦力做的功,即$W_{有用}=f× s_{车}$,因此摩擦力$f=\frac{W_{有用}}{s_{车}}=\frac{3200J}{2m}=1600N$。
【答案】改变力的方向;4000;0;1600
【知识点】定滑轮的作用;滑轮组的功与机械效率;摩擦力计算
【点评】本题考查水平方向滑轮组的应用,需明确定滑轮和动滑轮的作用,区分水平拉动物体时有用功的来源,关键是确定拉力移动距离与物体移动距离的关系,结合机械效率公式计算,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
8 有一种小型千斤顶,当手往下压动摇臂时,能把顶着的重物抬高一段距离。用这种千斤顶把重$6×10^3N$的货物顶起,施加在摇臂上向下的压力为200N,每压一次,手向下移动的距离是50cm,压10次后,货物被抬高10cm,用时30s,若不考虑手使摇臂向上复位所做的功;则此过程中对货物做的有用功为
600
J,手对机械做的功为
1 000
J,该千斤顶的机械效率是
60%

答案

8. 600 1 000 60%

解析

【分析】
要解决这道题,需明确有用功、总功和机械效率的概念:有用功是对货物做的功,公式为$W_{有用}=Gh$;总功是手对机械做的功,公式为$W_{总}=Fs$;机械效率是有用功与总功的比值,公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,计算时需统一单位。
【解析】
1. 计算有用功:
货物重力$G=6×10^3N$,货物被抬高的高度$h=10cm=0.1m$,
根据有用功公式:$W_{有用}=Gh=6×10^3N×0.1m=600J$。
2. 计算手做的总功:
每次手移动的距离$s_1=50cm=0.5m$,压10次后手总移动距离$s=10×0.5m=5m$,
手的压力$F=200N$,根据总功公式:$W_{总}=Fs=200N×5m=1000J$。
3. 计算机械效率:
根据机械效率公式:$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{600J}{1000J}×100\%=60\%$。
【答案】600;1000;60%
【知识点】有用功、总功、机械效率
【点评】本题考查功和机械效率的基础计算,核心是区分有用功与总功,注意单位换算,属于常规基础题,难度适中。
【难度系数】0.7
三、实验探究题
9 在“测滑轮组机械效率的实验”中。
(1)实验装置如图所示,实验中应沿竖直方向
匀速
缓慢拉动弹簧测力计。
(2)实验过程中,同学们发现边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数。他的想法是不正确的,因为他没有考虑到
摩擦力
对滑轮组机械效率的影响。
(3)用图丁装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中空白的两个数据填写完整。


(4)通过比较1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数
无关
(选填“有关”或“无关”)。
(5)通过比较
2、3
两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(选填实验的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越
(选填“高”或“低”)。

答案

9.(1)匀速 (2)摩擦力 (3)0.4 80%
(4)无关 (5)2、3 (6)低
【解析】(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,处于平衡状态,拉力的大小才等于测力计的示数。
(2)静止时读数,测力计没有测量出机械之间的摩擦力。
(3)题图丁装置绳子的有效段数为4,绳子自由端移动的距离为s=nh=4×0.1m=0.4m。第4次实验的机械效率为 $\eta =\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}× 100\% =\frac{Gh}{Fs}× 100\% =\frac{8N× 0.1m}{2.5N× 0.4m}× 100\% =80\%$。
(4)通过比较1、2两次实验数据可知,连接动滑轮绳子的段数不同,机械效率相同,得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5)通过比较2、3两次实验数据可知,物体的重力不同,物体重力越大,机械效率越大,得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组机械效率越高。
(6)题图丁装置中有2个动滑轮,动滑轮重力大于题图丙中动滑轮的重力,而实验提起物体的重力相同,第4次实验的机械效率小于第3次实验的机械效率,得出的结论是:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越低。

解析

【分析】
本题围绕“测滑轮组机械效率”的实验展开,需结合实验操作要点、机械效率的影响因素及计算方法逐步分析:
1. 第(1)问:实验中拉动弹簧测力计时,需保证受力平衡,因此要匀速拉动,这样拉力大小等于测力计示数,读数准确。
2. 第(2)问:静止读数时,滑轮与轴间的摩擦力未被计入,而实际拉动时摩擦力会影响拉力大小,所以该想法错误,忽略了摩擦力的影响。
3. 第(3)问:先确定丁装置的绳子有效段数n=4,根据s=nh计算自由端移动距离;再利用机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs)代入数值计算效率。
4. 第(4)问:对比1、2两次实验,控制了滑轮组和物重,仅改变绳子段数,机械效率不变,据此判断关系。
5. 第(5)问:要得出“同一滑轮组提升重物时,物重越大效率越高”,需控制滑轮组相同,改变物重,找到对应实验序号。
6. 第(6)问:对比3、4两次实验,控制物重相同,改变动滑轮重力,分析机械效率变化得出结论。
【解析】
(1) 实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,此时滑轮组处于平衡状态,拉力大小等于弹簧测力计示数,保证读数准确。
(2) 若静止读数,弹簧测力计示数未包含滑轮与轴间的摩擦力,因此该想法不正确,忽略了摩擦力对机械效率的影响。
(3) 题图丁装置中绳子有效段数n=4,绳子自由端移动距离s=nh=4×0.1m=0.4m;机械效率η=(Gh)/(Fs)×100%=(8N×0.1m)/(2.5N×0.4m)×100%=80%。
(4) 1、2两次实验中,滑轮组相同、物重相同,仅绳子段数不同,机械效率相同,因此滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(5) 要探究“同一滑轮组提升重物时,物重越大,机械效率越高”,需控制滑轮组相同、改变物重,故比较2、3两次实验数据。
(6) 3、4两次实验中,提升重物相同,丁装置动滑轮更重,机械效率更低,因此得出:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,机械效率越低。
【答案】
(1)匀速;(2)摩擦力;(3)0.4;80%;(4)无关;(5)2、3;(6)低
【知识点】
滑轮组机械效率、实验探究(控制变量法)
【点评】
本题是力学中测滑轮组机械效率的经典实验题,全面考查了实验操作规范、机械效率的计算、影响机械效率的因素,以及控制变量法在实验中的应用,需学生熟练掌握相关知识点才能准确解答。
【难度系数】
0.5