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7 新考向 传统文化 [2025 江苏无锡期中,中]如图为古书中记载的一种斜面引重车。绳子一端紧系在后轮上,另一端绕过斜面顶端的滑轮与重物相连。推车前行,重物被绳子从斜面底端缓慢匀速提升至斜面顶端。若物重为4 000 N,斜面长2 m,高0.8 m,后轮施加在绳子上的力为2 000 N(不计绳重、滑轮与绳间的摩擦),则该斜面的机械效率为
80
%,重物与斜面之间的摩擦力是 400
N。答案
7.80 400 【解析】有用功$W_{有用}=Gh=4000\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}=3200\ \mathrm{J}$，总功$W_总=Fs=2000\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=4000\ \mathrm{J}$，则该斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}=\frac{3200\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}}=80\%$，额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=4000\ \mathrm{J}-3200\ \mathrm{J}=800\ \mathrm{J}$，则重物与斜面之间的摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{800\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=400\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】本题考查斜面的机械效率与摩擦力的计算，解题思路为：先明确有用功是提升重物做的功，总功是后轮拉绳子做的功；再利用机械效率公式计算机械效率；额外功是克服重物与斜面间摩擦力做的功，通过总功与有用功的差得到额外功，进而求出摩擦力。
【解析】解：①有用功：$W_{有}=Gh=4000\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}=3200\ \mathrm{J}$；
②总功：$W_{总}=Fs=2000\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=4000\ \mathrm{J}$；
③机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{3200\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$；
④额外功：$W_{额}=W_{总}-W_{有}=4000\ \mathrm{J}-3200\ \mathrm{J}=800\ \mathrm{J}$；
⑤摩擦力：额外功是克服摩擦力做的功，由$W_{额}=fs$得，$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{800\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=400\ \mathrm{N}$。
【答案】80；400
【知识点】斜面机械效率、功的计算、摩擦力
【点评】本题结合传统文化中的斜面引重车，考查物理知识在实际场景的应用，需准确区分有用功、总功与额外功，属于中等难度的基础应用题。
【难度系数】0.6
【解析】解：①有用功：$W_{有}=Gh=4000\ \mathrm{N}×0.8\ \mathrm{m}=3200\ \mathrm{J}$；
②总功：$W_{总}=Fs=2000\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=4000\ \mathrm{J}$；
③机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{3200\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$；
④额外功：$W_{额}=W_{总}-W_{有}=4000\ \mathrm{J}-3200\ \mathrm{J}=800\ \mathrm{J}$；
⑤摩擦力：额外功是克服摩擦力做的功，由$W_{额}=fs$得，$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{800\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=400\ \mathrm{N}$。
【答案】80；400
【知识点】斜面机械效率、功的计算、摩擦力
【点评】本题结合传统文化中的斜面引重车，考查物理知识在实际场景的应用，需准确区分有用功、总功与额外功，属于中等难度的基础应用题。
【难度系数】0.6
三、实验题(第8题12分,第9题12分,共24分)
8[中]小明在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”时,选用下列实验器材:一块厚泡沫塑料,三个相同的铁钉,三个铝块A、B和C(质量为$m_A=m_B＜m_C$)。他做了如下实验:将铁钉插入泡沫塑料的相同深度处,分别将三个铝块从空中由静止释放撞击铁钉,铁钉进入泡沫塑料的情况如图所示。
(1)在这个实验中,可以通过观察
(2)甲、乙实验说明
(3)分析上述实验,得出的结论是:
8[中]小明在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”时,选用下列实验器材:一块厚泡沫塑料,三个相同的铁钉,三个铝块A、B和C(质量为$m_A=m_B＜m_C$)。他做了如下实验:将铁钉插入泡沫塑料的相同深度处,分别将三个铝块从空中由静止释放撞击铁钉,铁钉进入泡沫塑料的情况如图所示。
(1)在这个实验中,可以通过观察
铁钉插入泡沫塑料的深度
来比较铝块重力势能的大小。(2)甲、乙实验说明
在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大
;比较甲、丙
实验的情况,说明铝块所处位置相同时,质量越大,铝块的重力势能越大。(3)分析上述实验,得出的结论是:
物体的高度越高、质量越大
,它的重力势能越大。答案
8.(1)铁钉插入泡沫塑料的深度 (2)在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大 甲、丙 (3)物体的高度越高、质量越大 【解析】(1)本实验中是通过观察铁钉插入泡沫塑料的深度来比较铝块重力势能大小的，这是转换法的应用。(2)甲、乙实验中，两个铝块质量相同，铝块所处位置越高，铁钉插入泡沫塑料的深度越深，铝块重力势能越大，所以得到的结论是：在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大；探究重力势能的大小与质量的关系时，需要控制铝块下落的高度相同，铝块的质量不同，故需要对比甲、丙两次实验。(3)分析上述实验可知，物体的高度越高、质量越大，它的重力势能越大。
解析
【分析】
本题是探究物体重力势能影响因素的实验，核心思路是利用转换法（将不易观察的重力势能大小转换为铁钉插入泡沫塑料的深度）和控制变量法（探究某一因素对重力势能的影响时，控制其他因素不变）。解题时，先确定比较重力势能的依据，再通过对比实验的变量（质量、高度）分析得出结论。
【解析】
(1) 重力势能的大小无法直接观测，实验中采用转换法，通过观察铁钉插入泡沫塑料的深度来间接反映铝块重力势能的大小，深度越深，重力势能越大。
(2) 甲、乙实验中，铝块A和B质量相同（$m_A=m_B$），B的位置更高，铁钉插入泡沫的深度更深，说明在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大；探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同、改变质量，甲、丙实验中铝块A和C下落高度相同、质量不同，符合控制变量要求，故比较甲、丙实验。
(3) 结合甲、乙（质量相同，高度越高重力势能越大）和甲、丙（高度相同，质量越大重力势能越大）的实验结论，可得出：物体的高度越高、质量越大，它的重力势能越大。
【答案】
(1)铁钉插入泡沫塑料的深度；(2)在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大；甲、丙；(3)物体的高度越高、质量越大
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是初中物理探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，要求学生理解实验设计逻辑，能根据实验现象推导结论，是常规中等难度的实验题。
【难度系数】
0.6
本题是探究物体重力势能影响因素的实验，核心思路是利用转换法（将不易观察的重力势能大小转换为铁钉插入泡沫塑料的深度）和控制变量法（探究某一因素对重力势能的影响时，控制其他因素不变）。解题时，先确定比较重力势能的依据，再通过对比实验的变量（质量、高度）分析得出结论。
【解析】
(1) 重力势能的大小无法直接观测，实验中采用转换法，通过观察铁钉插入泡沫塑料的深度来间接反映铝块重力势能的大小，深度越深，重力势能越大。
(2) 甲、乙实验中，铝块A和B质量相同（$m_A=m_B$），B的位置更高，铁钉插入泡沫的深度更深，说明在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大；探究重力势能与质量的关系时，需控制下落高度相同、改变质量，甲、丙实验中铝块A和C下落高度相同、质量不同，符合控制变量要求，故比较甲、丙实验。
(3) 结合甲、乙（质量相同，高度越高重力势能越大）和甲、丙（高度相同，质量越大重力势能越大）的实验结论，可得出：物体的高度越高、质量越大，它的重力势能越大。
【答案】
(1)铁钉插入泡沫塑料的深度；(2)在质量相同时，物体所处位置越高，重力势能越大；甲、丙；(3)物体的高度越高、质量越大
【知识点】
重力势能的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是初中物理探究重力势能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，要求学生理解实验设计逻辑，能根据实验现象推导结论，是常规中等难度的实验题。
【难度系数】
0.6
9[中]在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图甲、乙所示的两种滑轮组进行
多次实验，记录的实验数据如表所示。
（1）根据表中数据可以判断出第1次实验选择的是
（2）在第1次实验中，当
多次实验，记录的实验数据如表所示。
（1）根据表中数据可以判断出第1次实验选择的是
甲
（填“甲”或“乙”）滑轮组。（2）在第1次实验中，当
竖直向上匀速
拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，则拉力F为0.4
N，该次实验中滑轮组的机械效率是41.7%
（计算结果精确到0.1%）。答案
9.(1)甲 (2)竖直向上匀速 0.4 41.7% 【解析】(1)由表中第1次实验数据可知，钩码上升的高度h=10 cm，绳端移动的距离s=30 cm，由$s=nh$可得，绳子的有效股数$n=\frac{s}{h}=\frac{30\ \mathrm{cm}}{10\ \mathrm{cm}}=3$，由题图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为3，乙滑轮组绳子的有效股数为4，所以，第1次实验选择的是甲滑轮组。(2)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；由题图丙可知，弹簧测力计的分度值为0.2 N，拉力F为0.4 N，该次实验滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{0.5\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}}×100\%\approx41.7\%$。
解析
【分析】
要解决这两个问题，思路如下：
1. 第（1）问：需利用滑轮组绳端移动距离s与钩码上升高度h的关系s=nh，计算绳子有效股数n，再对比甲、乙滑轮组的有效股数，即可确定第1次实验的滑轮组。
2. 第（2）问：实验时需竖直向上匀速拉动弹簧测力计才能准确测拉力；读取弹簧测力计示数时先确定分度值再读数；机械效率用公式η=W有用/W总=Gh/(Fs)计算，注意单位统一，结果精确到0.1%。
【解析】
（1）由第1次实验数据可知，钩码上升高度h=10cm，绳端移动距离s=30cm，根据s=nh，可得绳子有效股数n=s/h=30cm/10cm=3。观察题图，甲滑轮组绳子有效股数为3，乙为4，因此第1次实验选甲滑轮组。
（2）实验中，只有竖直向上匀速拉动滑轮组时，弹簧测力计示数才等于拉力大小；图丙中弹簧测力计分度值为0.2N，拉力F=0.4N；有用功W有=Gh=0.5N×0.1m=0.05J，总功W总=Fs=0.4N×0.3m=0.12J，机械效率η=W有/W总×100%=0.05J/0.12J×100%≈41.7%。
【答案】
（1）甲；（2）竖直向上匀速；0.4；41.7%
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组绳子段数判断、弹簧测力计读数
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率的基础实验题，考查滑轮组核心知识点，包括绳子段数判断、实验操作要点、拉力读数及机械效率计算，属于常规实验考查题，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这两个问题，思路如下：
1. 第（1）问：需利用滑轮组绳端移动距离s与钩码上升高度h的关系s=nh，计算绳子有效股数n，再对比甲、乙滑轮组的有效股数，即可确定第1次实验的滑轮组。
2. 第（2）问：实验时需竖直向上匀速拉动弹簧测力计才能准确测拉力；读取弹簧测力计示数时先确定分度值再读数；机械效率用公式η=W有用/W总=Gh/(Fs)计算，注意单位统一，结果精确到0.1%。
【解析】
（1）由第1次实验数据可知，钩码上升高度h=10cm，绳端移动距离s=30cm，根据s=nh，可得绳子有效股数n=s/h=30cm/10cm=3。观察题图，甲滑轮组绳子有效股数为3，乙为4，因此第1次实验选甲滑轮组。
（2）实验中，只有竖直向上匀速拉动滑轮组时，弹簧测力计示数才等于拉力大小；图丙中弹簧测力计分度值为0.2N，拉力F=0.4N；有用功W有=Gh=0.5N×0.1m=0.05J，总功W总=Fs=0.4N×0.3m=0.12J，机械效率η=W有/W总×100%=0.05J/0.12J×100%≈41.7%。
【答案】
（1）甲；（2）竖直向上匀速；0.4；41.7%
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组绳子段数判断、弹簧测力计读数
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率的基础实验题，考查滑轮组核心知识点，包括绳子段数判断、实验操作要点、拉力读数及机械效率计算，属于常规实验考查题，难度适中。
【难度系数】
0.7
四、计算题(12分)
10[2025安徽中考,中]图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40 kg的物体沿竖直方向匀速提升3 m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10 N/kg。求：
(1)物体受到的重力大小；
(2)工人所做的有用功；
(3)工人所做的总功。
10[2025安徽中考,中]图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40 kg的物体沿竖直方向匀速提升3 m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10 N/kg。求：
(1)物体受到的重力大小；
(2)工人所做的有用功；
(3)工人所做的总功。
答案
10.【解】(1) 物体受到的重力大小 $G = mg = 40\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=400\ \mathrm{N}$。
(2) 工人所做的有用功 $W_{有用}=Gh=400\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=1200\ \mathrm{J}$。
(3) 根据机械效率的计算公式 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$，可得工人所做的总功 $W_总=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{1200\ \mathrm{J}}{80\%}=1500\ \mathrm{J}$。
(2) 工人所做的有用功 $W_{有用}=Gh=400\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=1200\ \mathrm{J}$。
(3) 根据机械效率的计算公式 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$，可得工人所做的总功 $W_总=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{1200\ \mathrm{J}}{80\%}=1500\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
本题是滑轮相关的功与机械效率计算题，解题思路如下：①利用重力公式$ G=mg $计算物体所受重力；②有用功是提升物体做的功，根据$ W_{有用}=Gh $计算；③根据机械效率公式$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} $，变形得到$ W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta} $，代入数据求出总功，逐步解决三个问题。
【解析】
解：(1) 根据重力公式 $ G = mg $，代入数据得：
$ G = 40\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 400\ \mathrm{N} $；
(2) 工人做的有用功是提升物体所做的功，根据 $ W_{有用} = Gh $，代入数据得：
$ W_{有用} = 400\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J} $；
(3) 由机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% $，变形得总功 $ W_{总} = \frac{W_{有用}}{\eta} $，代入数据得：
$ W_{总} = \frac{1200\ \mathrm{J}}{80\%} = 1500\ \mathrm{J} $。
【答案】
(1) 物体受到的重力为400 N；
(2) 工人做的有用功为1200 J；
(3) 工人做的总功为1500 J。
【知识点】
重力计算、有用功、机械效率
【点评】
本题考查了重力、有用功、总功及机械效率的基本计算，属于中档基础题，需牢记相关公式，按步骤代入数据即可求解。
【难度系数】
0.5
本题是滑轮相关的功与机械效率计算题，解题思路如下：①利用重力公式$ G=mg $计算物体所受重力；②有用功是提升物体做的功，根据$ W_{有用}=Gh $计算；③根据机械效率公式$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} $，变形得到$ W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta} $，代入数据求出总功，逐步解决三个问题。
【解析】
解：(1) 根据重力公式 $ G = mg $，代入数据得：
$ G = 40\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 400\ \mathrm{N} $；
(2) 工人做的有用功是提升物体所做的功，根据 $ W_{有用} = Gh $，代入数据得：
$ W_{有用} = 400\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J} $；
(3) 由机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% $，变形得总功 $ W_{总} = \frac{W_{有用}}{\eta} $，代入数据得：
$ W_{总} = \frac{1200\ \mathrm{J}}{80\%} = 1500\ \mathrm{J} $。
【答案】
(1) 物体受到的重力为400 N；
(2) 工人做的有用功为1200 J；
(3) 工人做的总功为1500 J。
【知识点】
重力计算、有用功、机械效率
【点评】
本题考查了重力、有用功、总功及机械效率的基本计算，属于中档基础题，需牢记相关公式，按步骤代入数据即可求解。
【难度系数】
0.5
