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15.某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3 m，木板长5 m，瓷砖重500 N，沿斜面所用拉力为400 N，则斜面的机械效率是
75%
，瓷砖受到的摩擦力为100
N。答案
15.75% 100
解析
【分析】
要解决这道题，需明确斜面的有用功、总功、额外功的概念及相关公式：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值；额外功是克服斜面摩擦力做的功，可通过总功减有用功得到，再结合额外功公式求出摩擦力。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升瓷砖做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据得$ W_{有}=500N×3m=1500J $。
2. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得$ W_{总}=400N×5m=2000J $。
3. 计算机械效率：机械效率公式$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入得$ η=\frac{1500J}{2000J}×100\%=75\% $。
4. 计算摩擦力：额外功$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=2000J-1500J=500J $，额外功是克服摩擦力做功，即$ W_{额}=fs $，所以$ f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{500J}{5m}=100N $。
【答案】
75%；100
【知识点】
斜面机械效率；功的计算
【点评】
本题考查斜面机械效率和摩擦力的计算，属于初中物理基础题型，需准确区分有用功、总功和额外功的来源，掌握相关公式即可顺利解答。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确斜面的有用功、总功、额外功的概念及相关公式：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值；额外功是克服斜面摩擦力做的功，可通过总功减有用功得到，再结合额外功公式求出摩擦力。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升瓷砖做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据得$ W_{有}=500N×3m=1500J $。
2. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得$ W_{总}=400N×5m=2000J $。
3. 计算机械效率：机械效率公式$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入得$ η=\frac{1500J}{2000J}×100\%=75\% $。
4. 计算摩擦力：额外功$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=2000J-1500J=500J $，额外功是克服摩擦力做功，即$ W_{额}=fs $，所以$ f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{500J}{5m}=100N $。
【答案】
75%；100
【知识点】
斜面机械效率；功的计算
【点评】
本题考查斜面机械效率和摩擦力的计算，属于初中物理基础题型，需准确区分有用功、总功和额外功的来源，掌握相关公式即可顺利解答。
【难度系数】
0.6
16.如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720 N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80 N，不计绳重和摩擦，则运动时间为2 s时，绳子自由端移动的距离为
2
m，拉力F为400
N。答案
16.2 400
解析
【分析】首先从图乙中读取t=2s时货物移动的距离；再明确动滑轮的特点：使用动滑轮时，承担物重的绳子段数为2，因此绳子自由端移动的距离是货物移动距离的2倍，拉力大小为货物和动滑轮总重的1/2；最后结合公式完成计算。
【解析】1. 计算绳子自由端移动的距离：由图乙可知，当t=2s时，货物移动的距离$ s_{物}=1.0m $。动滑轮的绳子段数$ n=2 $，因此绳子自由端移动的距离$ s=2s_{物}=2×1.0m=2m $。2. 计算拉力F：不计绳重和摩擦，动滑轮的拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{2} $，代入数据得$ F=\frac{720N+80N}{2}=400N $。
【答案】2；400
【知识点】动滑轮特点、滑轮拉力计算、s-t图像分析
【点评】本题结合s-t图像与动滑轮知识点，考查学生对动滑轮省力及距离关系的掌握，需先从图像提取数据，再应用公式计算，属于基础题型。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算绳子自由端移动的距离：由图乙可知，当t=2s时，货物移动的距离$ s_{物}=1.0m $。动滑轮的绳子段数$ n=2 $，因此绳子自由端移动的距离$ s=2s_{物}=2×1.0m=2m $。2. 计算拉力F：不计绳重和摩擦，动滑轮的拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{2} $，代入数据得$ F=\frac{720N+80N}{2}=400N $。
【答案】2；400
【知识点】动滑轮特点、滑轮拉力计算、s-t图像分析
【点评】本题结合s-t图像与动滑轮知识点，考查学生对动滑轮省力及距离关系的掌握，需先从图像提取数据，再应用公式计算，属于基础题型。
【难度系数】0.6
三、作图与实验
17. 请按要求作图。
如图甲为用笔写字时的情形图，笔可以看作杠杆，图乙为其简化图，其中O为支点，$F_2$为阻力，请画出$F_2$的力臂$l_2$。
17. 请按要求作图。
如图甲为用笔写字时的情形图，笔可以看作杠杆，图乙为其简化图，其中O为支点，$F_2$为阻力，请画出$F_2$的力臂$l_2$。
答案
17.如答图所示
解析
【分析】要画F₂的力臂，需牢记力臂的定义：力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，并非到力的作用点的距离。解题思路为：①确定本题支点为O；②找到阻力F₂的作用线（将F₂所在的水平线段向左右延长得到直线）；③从支点O向F₂的作用线作垂线，垂线段即为F₂的力臂l₂，需标注直角符号和l₂。
【解析】作图步骤：1. 延长F₂的作用线（将F₂的水平线段向左右适当延长，得到直线）；2. 用三角板的直角边，对齐F₂的作用线，另一条直角边过支点O，画出垂线；3. 在垂线段旁标注l₂，垂足处标注直角符号。
【答案】如答图所示
【知识点】力臂的画法、杠杆
【点评】本题考查杠杆力臂的规范作图，核心是掌握力臂的定义，属于初中物理力学的基础作图题，需准确理解定义即可完成。
【难度系数】0.6
【解析】作图步骤：1. 延长F₂的作用线（将F₂的水平线段向左右适当延长，得到直线）；2. 用三角板的直角边，对齐F₂的作用线，另一条直角边过支点O，画出垂线；3. 在垂线段旁标注l₂，垂足处标注直角符号。
【答案】如答图所示
【知识点】力臂的画法、杠杆
【点评】本题考查杠杆力臂的规范作图，核心是掌握力臂的定义，属于初中物理力学的基础作图题，需准确理解定义即可完成。
【难度系数】0.6
18. 用手提起重物时，前臂可简化为
杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力$F_1$的作用下,绕肘关节(支点$O$)转动,如图所示,请在图中画出动力$F_1$的力臂$l_1$和阻力$F_2$的示意图。
杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力$F_1$的作用下,绕肘关节(支点$O$)转动,如图所示,请在图中画出动力$F_1$的力臂$l_1$和阻力$F_2$的示意图。
答案
18.如答图所示
解析
【分析】
要完成该题，需掌握杠杆的核心要素：支点是杠杆绕着转动的固定点，力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，阻力是阻碍杠杆转动的力。解题思路：先确定支点O，再根据力臂定义画出动力F₁的力臂，最后确定阻力的方向和作用点画出阻力示意图。
【解析】
1. 确定支点：前臂绕肘关节O转动，故O为支点。
2. 画动力臂l₁：从支点O向动力F₁的作用线作垂线，支点O到垂足的垂线段即为F₁的力臂l₁，标注直角符号。
3. 画阻力F₂：提起重物时，重物对A点的拉力是阻力，方向竖直向下，从A点竖直向下画带箭头的线段，标注F₂。
【答案】
如答图所示
【知识点】
力臂的画法；杠杆的要素
【点评】
本题考查杠杆作图，是基础题型，需牢记力臂的定义，明确阻力的方向，难度适中。
【难度系数】
0.6
要完成该题，需掌握杠杆的核心要素：支点是杠杆绕着转动的固定点，力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，阻力是阻碍杠杆转动的力。解题思路：先确定支点O，再根据力臂定义画出动力F₁的力臂，最后确定阻力的方向和作用点画出阻力示意图。
【解析】
1. 确定支点：前臂绕肘关节O转动，故O为支点。
2. 画动力臂l₁：从支点O向动力F₁的作用线作垂线，支点O到垂足的垂线段即为F₁的力臂l₁，标注直角符号。
3. 画阻力F₂：提起重物时，重物对A点的拉力是阻力，方向竖直向下，从A点竖直向下画带箭头的线段，标注F₂。
【答案】
如答图所示
【知识点】
力臂的画法；杠杆的要素
【点评】
本题考查杠杆作图，是基础题型，需牢记力臂的定义，明确阻力的方向，难度适中。
【难度系数】
0.6
19.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用滑轮组装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示。
|实验次数|钩码的重力G/N|钩码被提升的高度h/m|拉力F/N|绳端移动的距离s/m|机械效率η|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|2|0.1|1|0.3|66.7%|
|2|3|0.1|1.4|0.3|71.4%|
|3|4|0.1|1.8|0.3| |
|4|2|0.1|1.5|0.2|66.7%|
(1)使用图甲的滑轮组实验时,应沿
(2)第3次实验数据是用图
(3)通过分析第1、2、3次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,钩码越重,滑轮组的机械效率越
(4)实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率,其目的是
|实验次数|钩码的重力G/N|钩码被提升的高度h/m|拉力F/N|绳端移动的距离s/m|机械效率η|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|2|0.1|1|0.3|66.7%|
|2|3|0.1|1.4|0.3|71.4%|
|3|4|0.1|1.8|0.3| |
|4|2|0.1|1.5|0.2|66.7%|
(1)使用图甲的滑轮组实验时,应沿
竖直
方向匀速拉动弹簧测力计。(2)第3次实验数据是用图
甲
(选填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的,其机械效率是74.1%
(结果精确到0.1%)。(3)通过分析第1、2、3次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,钩码越重,滑轮组的机械效率越
高
(选填“高”或“低”);通过分析第1、4
两次实验数据可得出结论:使用相同的滑轮组提升相同的重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(4)实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率,其目的是
找出使用同一滑轮组提升不同重物时，滑轮组的机械效率和提升重物的重力之间的普遍规律，避免偶然性
。答案
19.(1)竖直
(2)甲 74.1%
(3)高 1、4
(4)找出使用同一滑轮组提升不同重物时，滑轮组的机械效率和提升重物的重力之间的普遍规律，避免偶然性
(2)甲 74.1%
(3)高 1、4
(4)找出使用同一滑轮组提升不同重物时，滑轮组的机械效率和提升重物的重力之间的普遍规律，避免偶然性
解析
【分析】
本题是“测量滑轮组的机械效率”的实验探究题，需结合滑轮组的特点、机械效率计算、控制变量法等知识分析：
1. 第(1)问：实验中需保证拉力方向与滑轮组绳子方向一致，匀速拉动时拉力大小稳定，因此要沿竖直方向匀速拉弹簧测力计；
2. 第(2)问：先通过绳端移动距离s和钩码提升高度h的关系s=nh，计算滑轮组的绳子段数n，再结合甲、乙滑轮组的绳子段数判断对应滑轮组，最后用机械效率公式计算第3次实验的机械效率；
3. 第(3)问：分析1、2、3次实验的变量（物重）和机械效率变化，得出结论；探究机械效率与绳子段数的关系时，需控制滑轮组和物重相同，改变绳子段数，据此找对应实验；
4. 第(4)问：多次改变钩码重力是为了避免偶然性，得出普遍规律。
【解析】
(1) 实验时，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，可保证拉力方向与绳子方向一致，拉力示数稳定，测量准确；
(2) 由s=nh得，第3次实验中绳子段数n=s/h=0.3m/0.1m=3，甲滑轮组的绳子段数为3，乙为2，故是甲滑轮组；机械效率η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(4N×0.1m)/(1.8N×0.3m)×100%≈74.1%；
(3) 1、2、3次实验用同一滑轮组，提升物重越大，机械效率越高；探究机械效率与绳子段数的关系时，需控制滑轮组和物重相同，第1、4次实验符合要求；
(4) 多次改变钩码重力，目的是避免实验偶然性，得出使用同一滑轮组时机械效率与物重关系的普遍规律。
【答案】
(1)竖直
(2)甲；74.1%
(3)高；1、4
(4)找出使用同一滑轮组提升不同重物时，滑轮组的机械效率和提升重物的重力之间的普遍规律，避免偶然性
【知识点】
滑轮组的机械效率；滑轮组的特点；实验探究的控制变量法
【点评】
本题考查滑轮组机械效率实验的核心知识点，涵盖实验操作、滑轮组判断、机械效率计算、实验结论分析及实验目的，需学生熟练掌握滑轮组相关知识和实验探究方法，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是“测量滑轮组的机械效率”的实验探究题，需结合滑轮组的特点、机械效率计算、控制变量法等知识分析：
1. 第(1)问：实验中需保证拉力方向与滑轮组绳子方向一致，匀速拉动时拉力大小稳定，因此要沿竖直方向匀速拉弹簧测力计；
2. 第(2)问：先通过绳端移动距离s和钩码提升高度h的关系s=nh，计算滑轮组的绳子段数n，再结合甲、乙滑轮组的绳子段数判断对应滑轮组，最后用机械效率公式计算第3次实验的机械效率；
3. 第(3)问：分析1、2、3次实验的变量（物重）和机械效率变化，得出结论；探究机械效率与绳子段数的关系时，需控制滑轮组和物重相同，改变绳子段数，据此找对应实验；
4. 第(4)问：多次改变钩码重力是为了避免偶然性，得出普遍规律。
【解析】
(1) 实验时，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，可保证拉力方向与绳子方向一致，拉力示数稳定，测量准确；
(2) 由s=nh得，第3次实验中绳子段数n=s/h=0.3m/0.1m=3，甲滑轮组的绳子段数为3，乙为2，故是甲滑轮组；机械效率η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(4N×0.1m)/(1.8N×0.3m)×100%≈74.1%；
(3) 1、2、3次实验用同一滑轮组，提升物重越大，机械效率越高；探究机械效率与绳子段数的关系时，需控制滑轮组和物重相同，第1、4次实验符合要求；
(4) 多次改变钩码重力，目的是避免实验偶然性，得出使用同一滑轮组时机械效率与物重关系的普遍规律。
【答案】
(1)竖直
(2)甲；74.1%
(3)高；1、4
(4)找出使用同一滑轮组提升不同重物时，滑轮组的机械效率和提升重物的重力之间的普遍规律，避免偶然性
【知识点】
滑轮组的机械效率；滑轮组的特点；实验探究的控制变量法
【点评】
本题考查滑轮组机械效率实验的核心知识点，涵盖实验操作、滑轮组判断、机械效率计算、实验结论分析及实验目的，需学生熟练掌握滑轮组相关知识和实验探究方法，难度适中。
【难度系数】
0.6
