2026年学习质量监测八年级物理下册人教版第152页答案
17. (2025,遂宁)我国很早就有使用滑轮的记载,图 12-4-15 甲所示的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图 12-4-15 乙所示的装置(篮子质量不计),质量为 60 kg 的采矿工人用 400 N 的拉力将 70 kg 的矿石从矿坑匀速提起,10 s 内矿石上升了 2 m。(忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦,g 取 10 N/kg)求:

(1) 绳子自由端移动的速度;
(2) 此滑轮组的机械效率;
(3) 若工作时矿工双脚与地面接触面积为 400 cm²,他对水平地面的压强大小。

答案

17. (1)0.4 m/s;(2)87.5%;(3)5000 Pa。
[解析](1)滑轮组承重绳子段数$n = 2$,$s = nh = 2×2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m}$,绳子自由端移动的速度$v = \frac{s}{t} = \frac{4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}} = 0.4\ \mathrm{m/s}$。(2)矿石所受重力$G_{\mathrm{矿}} = m_{\mathrm{矿}}g = 70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg} = 700\ \mathrm{N}$,则$W_{\mathrm{有用}} = G_{\mathrm{矿}}h = 700\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m} = 1400\ \mathrm{J}$,$W_{\mathrm{总}} = Fs = 400\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m} = 1600\ \mathrm{J}$,机械效率$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{1400\ \mathrm{J}}{1600\ \mathrm{J}} = 0.875 = 87.5\%$。(3)$G_{\mathrm{人}} = m_{\mathrm{人}}g = 60\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N}$,矿工对地面的压力$F_{\mathrm{压}} = F_{\mathrm{支}} = G_{\mathrm{人}} - F = 600\ \mathrm{N} - 400\ \mathrm{N} = 200\ \mathrm{N}$,则他对水平地面的压强$p = \frac{F_{\mathrm{压}}}{S} = \frac{200\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^{2}} = 5000\ \mathrm{Pa}$。

解析

【分析】
1. 对于绳子自由端移动的速度:先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=2$,根据$s=nh$计算绳子自由端移动的距离,再利用速度公式$v=\frac{s}{t}$计算速度。
2. 对于滑轮组的机械效率:先计算矿石的重力,有用功为克服矿石重力做的功$W_{\mathrm{有用}}=G_{\mathrm{矿}}h$,总功为拉力做的功$W_{\mathrm{总}}=Fs$,最后根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%$计算效率。
3. 对于人对水平地面的压强:先计算人的重力,人静止在地面上,根据受力平衡得出地面的支持力,人对地面的压力与支持力是相互作用力,大小相等,再利用压强公式$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}$计算压强,注意单位换算。
【解析】
(1) 由图乙可知,滑轮组承重绳子段数$n=2$,
绳子自由端移动的距离:$s=nh=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$,
绳子自由端移动的速度:$v=\frac{s}{t}=\frac{4\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=0.4\ \mathrm{m/s}$。
(2) 矿石的重力:$G_{\mathrm{矿}}=m_{\mathrm{矿}}g=70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$,
有用功:$W_{\mathrm{有用}}=G_{\mathrm{矿}}h=700\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=1400\ \mathrm{J}$,
总功:$W_{\mathrm{总}}=Fs=400\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m}=1600\ \mathrm{J}$,
滑轮组的机械效率:$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{1400\ \mathrm{J}}{1600\ \mathrm{J}}×100\%=87.5\%$。
(3) 矿工的重力:$G_{\mathrm{人}}=m_{\mathrm{人}}g=60\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$,
矿工静止在水平地面上,受力平衡,地面的支持力$F_{\mathrm{支}}=G_{\mathrm{人}}-F=600\ \mathrm{N}-400\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$,
根据相互作用力,矿工对水平地面的压力$F_{\mathrm{压}}=F_{\mathrm{支}}=200\ \mathrm{N}$,
受力面积$S=400\ \mathrm{cm}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$,
他对水平地面的压强:$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{200\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=5000\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.4\ \mathrm{m/s}}$;(2) $\boldsymbol{87.5\%}$;(3) $\boldsymbol{5000\ \mathrm{Pa}}$
【知识点】
滑轮组的相关计算、机械效率的计算、压强的计算
【点评】
本题结合古代滑轮应用场景,考查滑轮组与压强的综合计算,涉及多个物理量的公式应用,需熟练掌握相关公式,注意单位换算和受力分析,属于中考常见的基础综合题型。
【难度系数】
0.6
1. 如图 12-4-16 所示,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置,弹簧测力计示数如图所示,钩码总重 1 N,钩码上升高度为 0.2 m,弹簧测力计移动的竖直距离为 0.6 m。下列判断正确的是(
D
)。


A.该杠杆为费力杠杆
B.人利用杠杆做的有用功为 0.6 J
C.人利用杠杆做的额外功为 0.4 J
D.杠杆的机械效率为 66.7%

答案

1. D [解析]由题图可知,弹簧测力计的示数为0.5 N,即杠杆动力为0.5 N,阻力等于物重,为1 N,应为省力杠杆,选项A错误;人利用杠杆做的有用功$W_{\mathrm{有用}} = Gh = 1\ \mathrm{N}×0.2\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{J}$,选项B错误;人利用杠杆做的总功$W_{\mathrm{总}} = Fs = 0.5\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m} = 0.3\ \mathrm{J}$,人利用杠杆做的额外功$W_{\mathrm{额外}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 0.3\ \mathrm{J} - 0.2\ \mathrm{J} = 0.1\ \mathrm{J}$,选项C错误;该杠杆的机械效率$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{0.2\ \mathrm{J}}{0.3\ \mathrm{J}}≈0.667 = 66.7\%$,选项D正确。

解析

【分析】
首先,我们需要先确定弹簧测力计的示数,以此得到杠杆的动力大小,结合阻力(钩码总重)判断杠杆类型;接着根据有用功、总功的计算公式分别求出有用功和总功,再通过总功与有用功的差值得到额外功;最后利用机械效率公式计算杠杆的机械效率,逐一分析选项得出正确结论。
1. 判断杠杆类型:动力小于阻力时,为省力杠杆;
2. 计算有用功:有用功是克服钩码重力做的功,公式为$W_{\mathrm{有用}}=Gh$;
3. 计算总功:总功是弹簧测力计拉力做的功,公式为$W_{\mathrm{总}}=Fs$;
4. 计算额外功:额外功等于总功减去有用功,即$W_{\mathrm{额外}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有用}}$;
5. 计算机械效率:机械效率等于有用功与总功的比值,公式为$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}$。
【解析】
1. 读取弹簧测力计示数:由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为0.5N,即杠杆的动力$F=0.5\ \mathrm{N}$,阻力$G=1\ \mathrm{N}$,因为动力小于阻力,所以该杠杆为省力杠杆,选项A错误;
2. 计算有用功:$W_{\mathrm{有用}} = Gh = 1\ \mathrm{N}×0.2\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{J}$,选项B错误;
3. 计算总功:$W_{\mathrm{总}} = Fs = 0.5\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m} = 0.3\ \mathrm{J}$;
4. 计算额外功:$W_{\mathrm{额外}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 0.3\ \mathrm{J} - 0.2\ \mathrm{J} = 0.1\ \mathrm{J}$,选项C错误;
5. 计算机械效率:$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{0.2\ \mathrm{J}}{0.3\ \mathrm{J}}≈66.7\%$,选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
杠杆的分类、机械效率计算、功的计算
【点评】
本题综合考查了杠杆与机械效率的相关知识,需要准确区分有用功、总功、额外功的概念,掌握对应的计算公式,同时注意弹簧测力计的读数细节,避免因读数错误导致后续计算失误。
【难度系数】
0.6
2. (2025,北京)(多选)如图 12-4-17 所示,重 600 N 的工人通过滑轮组用竖直向下的拉力匀速提升货物,表中是他某次工作的相关数据。若三个滑轮重均相等,不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法正确的是(
ABC
)。



A.工人做功的功率为 72 W
B.滑轮组对悬挂点 A 的拉力为 920 N
C.滑轮组的机械效率为 90%
D.若货物离开水平地面之前,工人用 100 N 的力竖直向下拉绳端,则地面对货物的支持力为 200 N

答案

2. ABC [解析]滑轮组承重绳子段数$n = 3$,$s = nh = 3×3\ \mathrm{m} = 9\ \mathrm{m}$,工人做的总功$W_{\mathrm{总}} = Fs = 200\ \mathrm{N}×9\ \mathrm{m} = 1800\ \mathrm{J}$,工人做功的功率$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{1800\ \mathrm{J}}{25\ \mathrm{s}} = 72\ \mathrm{W}$;不计绳重和摩擦,$F = \frac{1}{n}(G + G_{\mathrm{动}})$,则$G_{\mathrm{动}} = nF - G = 3×200\ \mathrm{N} - 540\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N}$,将2个定滑轮看作整体进行受力分析,整体静止,受力平衡,悬挂点A对两个定滑轮的拉力$F_{\mathrm{拉}} = 4F + G_{\mathrm{总定}} = 4×200\ \mathrm{N} + 2×60\ \mathrm{N} = 920\ \mathrm{N}$,则滑轮组对悬挂点A的拉力$F_{\mathrm{A}} = F_{\mathrm{拉}} = 920\ \mathrm{N}$;滑轮组的机械效率$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{Gh}{Fs} = \frac{G}{nF} = \frac{540\ \mathrm{N}}{3×200\ \mathrm{N}} = 0.9 = 90\%$;当工人用100 N的力拉绳端时,将动滑轮和物体看作整体,受力平衡,有$F_{\mathrm{支}} = G + G_{\mathrm{动}} - 3F_{1} = 540\ \mathrm{N} + 60\ \mathrm{N} - 3×100\ \mathrm{N} = 300\ \mathrm{N}$。

解析

【分析】
首先确定滑轮组承重绳子段数$n=3$,再逐个分析选项:
1. 对于选项A:先根据$s=nh$计算绳端移动距离,再用$W_{\mathrm{总}}=Fs$计算总功,最后利用$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}$求出工人做功的功率;
2. 对于选项B:先通过$F=\frac{1}{n}(G+G_{\mathrm{动}})$求出单个动滑轮的重力,再将两个定滑轮视为整体进行受力分析,根据平衡条件求出悬挂点A对定滑轮的拉力,再利用力的作用相互性得到滑轮组对A的拉力;
3. 对于选项C:利用机械效率公式$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{G}{nF}$计算滑轮组的机械效率;
4. 对于选项D:将动滑轮和货物视为整体,根据受力平衡,地面对货物的支持力等于货物与动滑轮的总重力减去3段绳子的拉力。
【解析】
1. 计算工人做功的功率:
由图可知滑轮组承重绳子段数$n=3$,绳端移动距离$s=nh=3×3\ \mathrm{m}=9\ \mathrm{m}$,
工人做的总功$W_{\mathrm{总}}=Fs=200\ \mathrm{N}×9\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$,
工人做功的功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{1800\ \mathrm{J}}{25\ \mathrm{s}}=72\ \mathrm{W}$,故A正确;
2. 计算滑轮组对悬挂点A的拉力:
不计绳重和摩擦,由$F=\frac{1}{n}(G+G_{\mathrm{动}})$可得单个动滑轮的重力$G_{\mathrm{动}}=nF-G=3×200\ \mathrm{N}-540\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$,
将两个定滑轮看作整体,整体静止受力平衡,悬挂点A对两个定滑轮的拉力$F_{\mathrm{拉}}=4F+2G_{\mathrm{动}}=4×200\ \mathrm{N}+2×60\ \mathrm{N}=920\ \mathrm{N}$,
根据力的作用是相互的,滑轮组对悬挂点A的拉力$F_{\mathrm{A}}=F_{\mathrm{拉}}=920\ \mathrm{N}$,故B正确;
3. 计算滑轮组的机械效率:
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{G}{nF}=\frac{540\ \mathrm{N}}{3×200\ \mathrm{N}}=90\%$,故C正确;
4. 计算地面对货物的支持力:
当工人用$100\ \mathrm{N}$的力拉绳端时,将动滑轮和货物看作整体,受力平衡,
地面对货物的支持力$F_{\mathrm{支}}=G+G_{\mathrm{动}}-3F_{1}=540\ \mathrm{N}+60\ \mathrm{N}-3×100\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$,故D错误。
综上,正确选项为ABC。
【答案】ABC
【知识点】滑轮组机械效率计算、功率计算、受力平衡分析
【点评】本题是滑轮组的综合应用题,融合了功率、机械效率的计算以及受力分析,需要准确判断滑轮组绳子段数,熟练运用相关公式,并掌握整体法受力分析的技巧,对学生的综合能力要求较高。
【难度系数】0.4