2026年通城学典课时作业本九年级物理上册苏科版苏州专版第125页答案
14. 如图所示,甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等。用它们分别将相同质量的重物匀速竖直提升,在相等时间内绳端A、B移动相同的距离(忽略绳重和摩擦),在此过程中,下列说法正确的是(
D
)

A.两重物上升的速度相等
B.两滑轮组绳端的拉力相等
C.甲滑轮组的总功比乙少
D.两滑轮组的机械效率相等

答案

14. D

解析

【分析】
要解决本题,需先确定甲、乙两套装置中承担物重的绳子段数,再结合滑轮组的相关公式(速度、拉力、总功、机械效率)逐一分析选项。已知重物质量相同、滑轮质量相等,且相等时间内绳端移动距离相同,据此推导各物理量的关系,判断选项正误。
【解析】
设绳端A、B移动的距离均为$ s $,时间均为$ t $,重物重力为$ G $,动滑轮重力为$ G_{动} $。
1. 分析选项A:
根据滑轮组绳端移动距离公式$ s=nh $($ n $为承担物重的绳子段数,$ h $为重物上升高度),可得重物上升高度$ h=\frac{s}{n} $。
甲装置中$ n_{甲}=2 $,则$ h_{甲}=\frac{s}{2} $,重物上升速度$ v_{甲}=\frac{h_{甲}}{t}=\frac{s}{2t} $;
乙装置中$ n_{乙}=3 $,则$ h_{乙}=\frac{s}{3} $,重物上升速度$ v_{乙}=\frac{h_{乙}}{t}=\frac{s}{3t} $;
因此$ v_{甲}>v_{乙} $,A错误。
2. 分析选项B:
忽略绳重和摩擦,滑轮组绳端拉力公式为$ F=\frac{G+G_{动}}{n} $。
因$ G $、$ G_{动} $均相等,$ n_{甲}=2 $、$ n_{乙}=3 $,故$ F_{甲}=\frac{G+G_{动}}{2} $,$ F_{乙}=\frac{G+G_{动}}{3} $,则$ F_{甲}>F_{乙} $,B错误。
3. 分析选项C:
总功公式为$ W_{总}=Fs $,绳端移动距离$ s $相同,且$ F_{甲}>F_{乙} $,因此$ W_{总甲}=F_{甲}s $,$ W_{总乙}=F_{乙}s $,可得$ W_{总甲}>W_{总乙} $,C错误。
4. 分析选项D:
机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}} $,由于$ G $和$ G_{动} $均相等,因此两滑轮组的机械效率相等,D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组机械效率;滑轮组拉力计算;滑轮组功的计算
【点评】
本题考查滑轮组相关物理量的分析,核心是确定滑轮组的绳子段数,结合公式推导各物理量的关系,需注意区分总功、有用功的计算,避免混淆绳子段数对各量的影响。
【难度系数】
0.5
15. 如图所示的斜面长$s$为8m,高$h$为1m,建筑工人用绳子在6s内将重为500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力$F=150\ \mathrm{N}$(忽略绳子重力),则下列说法正确的是(
A
)

A.物体运动时所受的摩擦力是87.5 N
B.拉力做的功是300 J
C.拉力的功率是75 W
D.斜面的机械效率是80%

答案

15. A

解析

【分析】
要解决这道斜面相关的题目,需明确斜面的总功、有用功、额外功的关系,以及功率、机械效率、摩擦力的计算方法:首先,总功是拉力做的功,公式为$W_{总}=Fs$;有用功是提升物体做的功,公式为$W_{有}=Gh$;额外功是克服斜面摩擦力做的功,$W_{额}=W_{总}-W_{有}$,且$W_{额}=fs$,由此可求摩擦力$f$;拉力功率公式为$P=\frac{W_{总}}{t}$;机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$。接下来逐个计算选项中的物理量,判断正误。
【解析】
1. 计算拉力做的总功:$W_{总}=Fs=150\ \mathrm{N}×8\ \mathrm{m}=1200\ \mathrm{J}$,故选项B(300J)错误;
2. 计算拉力的功率:$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{1200\ \mathrm{J}}{6\ \mathrm{s}}=200\ \mathrm{W}$,故选项C(75W)错误;
3. 计算有用功:$W_{有}=Gh=500\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=500\ \mathrm{J}$;
4. 计算斜面的机械效率:$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{500\ \mathrm{J}}{1200\ \mathrm{J}}×100\%\approx41.7\%$,故选项D(80%)错误;
5. 计算额外功:$W_{额}=W_{总}-W_{有}=1200\ \mathrm{J}-500\ \mathrm{J}=700\ \mathrm{J}$;
6. 额外功是克服摩擦力做功,由$W_{额}=fs$得,摩擦力$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{700\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=87.5\ \mathrm{N}$,故选项A正确。
【答案】
A
【知识点】
斜面机械效率、功的计算、功率的计算
【点评】
本题考查斜面相关的功、功率、机械效率及摩擦力的计算,核心是区分总功、有用功、额外功的来源,明确额外功为克服斜面摩擦力所做的功,计算时需准确运用公式,避免混淆各物理量的关系。
【难度系数】
0.6
16. 小华同学用同一滑轮组进行两次实验测量滑轮组的机械效率,并将获得的数据填在表中。
| 实验序号 | 钩码重/N | 钩码上升高度/cm | 测力计示数/N | 绳端移动距离/cm |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 2 | | 0.8 | 40 |
| 2 | 5 | 5 | 1.5 | 20 |
根据小华同学的实验记录可以确定:
(1)实验装置所用滑轮的个数至少是
3
个,其中动滑轮是
2
个。
(2)第1次测得滑轮组的机械效率为
62.5%
,若测出动滑轮总重为0.3 N,则实验中克服摩擦力和绳重所做的额外功为
0.09
J,若第3次提升的钩码重为3 N,则测得滑轮组的机械效率的范围是
62.5%~83.3%
(结果精确到0.1%)。

答案

16.(1)3 2 (2)62.5% 0.09 62.5%~83.3%

解析

【分析】
要解决本题,需结合滑轮组的特点、机械效率公式及额外功的构成分析:
1. 确定滑轮个数:利用滑轮组中绳端移动距离$s$与钩码上升高度$h$的关系$s=nh$($n$为承担物重的绳子段数),计算绳子段数后推导滑轮个数;
2. 计算机械效率:根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$,代入对应实验数据计算;
3. 额外功分析:总额外功为总功与有用功的差值,而动滑轮的额外功为$G_{动}h$,两者差值即为克服摩擦和绳重的额外功;
4. 机械效率范围:同一滑轮组,提升物重越大,机械效率越高,结合两次实验的机械效率确定范围。
【解析】
(1)根据滑轮组关系$s=nh$,取实验2数据:$h=5cm$,$s=20cm$,则$n=\frac{s}{h}=\frac{20cm}{5cm}=4$,即承担物重的绳子段数为4。滑轮组中,$n=4$时,动滑轮至少需要2个,定滑轮至少需要1个,总滑轮数为3个,故所用滑轮至少3个,动滑轮2个。
(2)①第1次机械效率:代入公式$\eta_1=\frac{G_1h_1}{F_1s_1}$,$G_1=2N$,$h_1=0.1m$,$F_1=0.8N$,$s_1=0.4m$,得$\eta_1=\frac{2N×0.1m}{0.8N×0.4m}×100\%=62.5\%$。
②总额外功$W_{额总1}=W_{总1}-W_{有1}=0.8N×0.4m - 2N×0.1m=0.12J$,动滑轮额外功$W_{额动}=G_{动}h_1=0.3N×0.1m=0.03J$,故克服摩擦和绳重的额外功$W_{额摩绳}=0.12J - 0.03J=0.09J$。
③同一滑轮组,物重越大机械效率越高。计算第2次机械效率:$\eta_2=\frac{5N×0.05m}{1.5N×0.2m}×100\%≈83.3\%$,因此提升3N钩码时,机械效率范围为62.5%~83.3%。
【答案】
(1)3;2 (2)62.5%;0.09;62.5%~83.3%
【知识点】
滑轮组的机械效率;滑轮组的特点;额外功的计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关计算,需掌握绳子段数的判断、机械效率公式的应用,以及同一滑轮组机械效率与物重的关系,是力学中典型的综合题,需细心分析数据。
【难度系数】
0.5
17. (2024·常州期末)如图所示的滑轮组,不计绳重及摩擦,小明在绳的自由端施加力F,在20 s内将重为450 N的货物匀速提升4 m,此过程中拉力F做功的功率为120 W。求:
(1)此过程中滑轮组做的有用功。
(2)此过程中滑轮组做的总功。
(3)此过程中滑轮组的机械效率。
(4)若小明用此装置匀速提升其他货物$G'$时,他在绳的自由端施加的力$F'$为400 N,此种情况下滑轮组的机械效率。

答案

17.(1)$W_{有用}=Gh=450\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m}=1\ 800\ \mathrm{J}$
(2)$W_{总}=Pt=120\ \mathrm{W}×20\ \mathrm{s}=2\ 400\ \mathrm{J}$
(3)$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\dfrac{1\ 800\ \mathrm{J}}{2\ 400\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$
(4)$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=2\ 400\ \mathrm{J}-1\ 800\ \mathrm{J}=600\ \mathrm{J}$,$G_{动}=\dfrac{W_{额外}}{h}=\dfrac{600\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{m}}=150\ \mathrm{N}$,根据$F'=\dfrac{1}{n}(G'+G_{动})$可知,$G'=nF'-G_{动}=3×400\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=1\ 050\ \mathrm{N}$,$\eta'=\dfrac{{W_{有用}}'}{{W_{总}}'}×100\%=\dfrac{G'h'}{F's'}×100\%=\dfrac{G'h'}{F'nh'}×100\%=\dfrac{G'}{nF'}×100\%=\dfrac{1\ 050\ \mathrm{N}}{3×400\ \mathrm{N}}×100\%=87.5\%$

解析

【分析】
首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$,这是解题的关键前提。解题思路:(1)有用功是克服货物重力做的功,利用公式$W_{有用}=Gh$计算;(2)总功可通过拉力的功率和做功时间,用公式$W_{总}=Pt$计算;(3)机械效率为有用功与总功的比值,代入前两问结果计算;(4)不计绳重及摩擦时,额外功来自提升动滑轮,先通过第一阶段的额外功算出动滑轮重力,再根据拉力公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$求出新提升的货物重力,最后利用机械效率公式计算新的机械效率。
【解析】
解:由图可知,滑轮组中承担物重的绳子段数$n=3$。
(1)滑轮组做的有用功:
$W_{有用}=Gh=450\ \mathrm{N}×4\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$;
(2)拉力做功的总功:
$W_{总}=Pt=120\ \mathrm{W}×20\ \mathrm{s}=2400\ \mathrm{J}$;
(3)滑轮组的机械效率:
$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\dfrac{1800\ \mathrm{J}}{2400\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$;
(4)不计绳重及摩擦,额外功是提升动滑轮做的功,额外功:
$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=2400\ \mathrm{J}-1800\ \mathrm{J}=600\ \mathrm{J}$,
动滑轮重力:
$G_{动}=\dfrac{W_{额外}}{h}=\dfrac{600\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{m}}=150\ \mathrm{N}$,
当拉力$F'=400\ \mathrm{N}$时,根据$F'=\dfrac{1}{n}(G'+G_{动})$,可得新货物重力:
$G'=nF'-G_{动}=3×400\ \mathrm{N}-150\ \mathrm{N}=1050\ \mathrm{N}$,
此时滑轮组的机械效率:
$\eta'=\dfrac{W_{有用}'}{W_{总}'}×100\%=\dfrac{G'h'}{F's'}×100\%=\dfrac{G'h'}{F'·nh'}×100\%=\dfrac{G'}{nF'}×100\%=\dfrac{1050\ \mathrm{N}}{3×400\ \mathrm{N}}×100\%=87.5\%$。
【答案】
(1)1800 J;(2)2400 J;(3)75%;(4)87.5%
【知识点】
滑轮组有用功、总功、机械效率
【点评】
本题是滑轮组功与机械效率的综合计算题,需掌握各公式的应用,明确不计绳重及摩擦时额外功的来源,是力学滑轮组部分的典型题型,考查基础计算能力。
【难度系数】
0.6