第23页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

B

C

省力

75%

600

62.5%

增加提升物体的重力

【分析】
这道题要求选出说法不正确的选项，我们可以结合对应的物理知识点逐个判断选项：
1. 先分析A选项：长柄摇杆属于杠杆结构，踩动时动力作用在摇杆末端，摇杆越长动力臂越大，在阻力和阻力臂基本不变的前提下，根据杠杆平衡规律，所需动力就越小，踩动时越省力，该描述符合物理规律。
2. 再分析B选项：做功的多少由力的大小和物体在力的方向上移动的距离共同决定，提水做功的多少取决于被提升水的总重力和提升高度，踩得越快仅代表做功的功率更大，也就是单位时间内做功更多，若没有限定工作时长，无法得出总提水做功更多的结论，该描述存在错误。
3. 接着分析C选项：随板片上行的水，重力方向竖直向下，水的位移方向向上，运动方向与重力方向相反，满足克服重力做功的条件，描述正确。
4. 最后分析D选项：提水效率是提水的有用功占总功的比例，减小部件间的摩擦可以减少克服摩擦产生的额外功，在有用功不变时总功减小，有用功的占比提升，提水效率就会增大，描述正确。
最终可以确定不正确的选项是B。
【解析】
我们逐一验证每个选项的正误：
选项A：长柄摇杆属于杠杆，摇杆越长动力臂越大，由杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可知，在阻力、阻力臂不变时，动力臂越大动力越小，踩动越省力，A说法正确。
选项B：做功的多少由力和力方向上的位移共同决定，踩得越快仅说明做功的功率越大，没有限定工作时间的情况下，无法判断总提水做功的多少，“踩得越快，提水做功越多”的结论不成立，B说法错误。
选项C：水随板片向上运动，位移方向与竖直向下的重力方向相反，因此上行过程中水克服重力做了功，C说法正确。
选项D：减小水车各部件间的摩擦，会减少克服摩擦消耗的额外功，有用功占总功的比值升高，提水的机械效率增大，D说法正确。
本题要求选择不正确的说法，因此答案为B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件，功的定义，机械效率
【点评】
本题结合我国古代传统农具龙骨水车的情境，融合了多个力学基础知识点，易错点是混淆功和功率的概念，不少同学会错误认为运动速度越快总做功就越多，忽略了做功总量还和作用时间相关，解题时要紧扣物理量的定义判断，避免凭直觉得出结论。
【难度系数】
0.7

【分析】
首先明确图像对应的物理含义：图线a代表绳子自由端竖直移动的距离随时间的变化，图线b代表物体上升的高度随时间的变化。解题第一步先从图像中读取0~5s内两个运动的总路程：绳子自由端移动总距离sₐ=0.3m，物体上升总高度hᵦ=0.1m。接下来逐个验证四个选项：先根据速度公式计算绳子自由端的速度，再根据有用功定义计算对物体做的有用功，接着根据总功公式算出拉力做的总功，进而得到拉力的功率，最后用机械效率公式算出滑轮组的效率，逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一计算各选项：
1. 选项A：0~5s内绳子自由端移动距离sₐ=0.3m，根据速度公式可得绳子自由端速度vₐ = sₐ / t = 0.3m /5s =0.06m/s，并非0.02m/s，A错误。
2. 选项B：物体的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，0~5s内物体上升高度h=0.1m，滑轮组的有用功W有=Gh=5N×0.1m=0.5J，B正确。
3. 选项C：拉力做的总功W总=F·sₐ=2.5N×0.3m=0.75J，拉力F的功率P=W总/t=0.75J/5s=0.15W，并非0.05W，C错误。
4. 选项D：滑轮组的机械效率η=W有/W总 ×100% = (0.5J / 0.75J)×100%≈66.7%，并非83.3%，D错误。
综上，正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
s-t图像分析，滑轮组功与功率，滑轮组机械效率
【点评】
本题结合s-t图像考查滑轮组的相关计算，易错点是容易误用不计绳重和摩擦的理想公式推导总功，本题已经直接给出实际拉力，直接用给定拉力计算总功即可，避免额外引入动滑轮重力造成计算偏差。
【难度系数】
0.6

【分析】
这是一道滑轮组与斜面结合的组合机械综合题，解题思路按顺序梳理：
1. 先判断A选项：根据做功的两个必要条件，物体需要在力的方向上移动距离，斜面对货物的支持力垂直斜面，货物运动方向沿斜面，支持力方向没有对应位移，直接得出支持力做功为0，排除A。
2. 从图乙的s-t图像得到10s内货物沿斜面移动的距离是4m，数甲图滑轮组的承重绳子段数n=4，因此绳子自由端移动的距离是4倍的货物移动距离，算出绳子自由端的速度，结合已知的电动机恒定输出功率，用P=Fv的变形公式F=P/v算出电动机对绳子的拉力，判断B选项对错。
3. 计算总功：电动机做的总功等于输出功率乘以工作时间；有用功是提升货物做的功，已知货物重力G=900N，提升高度h=2m，用W有=Gh算出有用功，进而算出整体机械效率，判断D选项对错。
4. 总功减去有用功得到额外功，本题额外功全部用来克服斜面对货物的摩擦力做功，用W额=fL的变形公式f=W额/L算出摩擦力，验证C选项正确。
【解析】
我们逐个选项推导验证：
① 验证选项A：斜面对货物的支持力方向垂直斜面向上，货物沿斜面运动，在支持力的方向上没有移动距离，根据做功的判定条件，支持力做功为0J，A错误。
② 验证选项B：由图乙可知，0~10s内货物沿斜面运动的距离L=4m，观察甲图滑轮组，承担拉力的有效绳子股数n=4，因此10s内绳子自由端移动的距离s=nL=4×4m=16m，绳子自由端的速度v=s/t=16m/10s=1.6m/s。已知电动机输出功率P=240W，由功率推导公式P=W/t=Fs/t=Fv，可得电动机对绳子的拉力F=P/v=240W / 1.6m/s=150N，并非600N，B错误。
③ 验证选项D：电动机做的总功W总=Pt=240W×10s=2400J；将货物提升高度h=2m，有用功W有用=Gh=900N×2m=1800J，整个装置的机械效率η=W有用/W总 ×100% = 1800J/2400J ×100% =75%，并非80%，D错误。
④ 验证选项C：本题额外功全部用于克服斜面对货物的摩擦力做功，额外功W额外=W总-W有用=2400J-1800J=600J，由W额外=fL可得，货物受到斜面的摩擦力f=W额外/L=600J/4m=150N，C正确。
【答案】
C
【知识点】
功的判断，组合机械计算，机械效率
【点评】
本题属于滑轮组与斜面结合的综合机械题，易错点一是容易数错滑轮组的有效承重绳段数，二是容易混淆组合机械的总功、有用功、额外功的对应关系，需要明确支持力不做功的特点，理清各物理量的对应关系才能正确解题。
【难度系数】
0.5

【分析】
首先我们明确轮轴的本质是变形杠杆，第一步先对比动力臂和阻力臂的大小：动力作用在轮上，动力臂是轮的半径R，阻力是重物的重力，阻力臂是轴的半径r，这里R大于r，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此可以得出使用轮轴的好处。接下来计算机械效率，机械效率的定义是有用功和总功的比值，有用功是提升重物做的功$W_有=Gh$，总功是动力F做的功$W_总=Fs$，我们需要找到s和h的关系：轮轴转动一周时，动力端移动的距离是轮的周长$2π R$，重物上升的距离是轴的周长$2π r$，因此两者的比值$h/s=r/R$，代入$R=4r$的条件就能得到h/s的数值，最后代入机械效率公式即可算出结果。
【解析】
1. 判断轮轴的特点：
轮轴的支点为中心O，动力F的力臂为轮半径R，阻力为重物的重力G，阻力臂为轴半径r，由于$R＞r$，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此使用该轮轴的好处是可以省力。
2. 推导移动距离的比例关系：
当轮轴转动n圈时，动力F作用端移动的距离$s = n· 2π R$，重物上升的高度$h = n· 2π r$，因此可得$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}$。已知$R=4r$，代入得$\frac{h}{s}=\frac{r}{4r}=\frac{1}{4}$。
3. 计算轮轴的机械效率：
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，其中有用功$W_{有用}=Gh$，总功$W_{总}=Fs$，代入得：
$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{F}·\frac{h}{s}×100\%$
将$G=300\ \mathrm{N}$，$F=100\ \mathrm{N}$，$\frac{h}{s}=\frac{1}{4}$代入：
$\eta=\frac{300\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{N}}×\frac{1}{4}×100\%=75\%$
【答案】
省力；75%
【知识点】
轮轴原理；机械效率计算；省力杠杆
【点评】
本题结合生活中的轮轴装置考察简单机械的特点和机械效率计算，核心易错点是容易混淆动力端移动距离和重物上升高度的比例关系，只要明确轮轴转动时，端点移动的距离和对应半径成正比，就可以快速代入公式求解，属于简单机械部分的基础常规题型。
【难度系数】
0.7

【分析】
首先识别该装置属于滑轮组，第一步先数出承担动滑轮和物重的绳子段数n，观察图中绳子绕法可得到n=4。题目说明不计绳重和摩擦，就可以使用滑轮组拉力的推导公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$，变形后就能求出动滑轮的总重力。接下来计算机械效率，利用机械效率的定义式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，结合s=nh的关系消去h，就可以简化计算得到$\eta=\frac{G}{nF}$，代入数值就能算出结果。最后分析提高机械效率的方法：不计绳重摩擦时，额外功来自动滑轮的重力，增加提升物体的重力可以让有用功占总功的比例变大，提升机械效率，而增加动滑轮重力会增大额外功占比，降低效率，因此选择对应正确选项。
【解析】
1. 确定绳子段数：由图可知，承担物重的绳子段数$n=4$。
2. 计算动滑轮总重：不计绳重和摩擦，滑轮组拉力满足$F=\frac{1}{n}(G+G_{动总})$，变形可得动滑轮总重：
$G_{动总}=nF-G=4×400\ \mathrm{N}-1000\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$
3. 计算机械效率：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，由于绳子自由端移动距离$s=nh$，代入后消去h可得：
$\eta=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{1000\ \mathrm{N}}{4×400\ \mathrm{N}}×100\%=62.5\%$
4. 分析提高机械效率的方法：不计绳重和摩擦，额外功来自动滑轮的提升做功，增加提升物体的重力时，有用功增大，有用功在总功中的占比提升，机械效率升高；若增加动滑轮的重力，额外功占比增大，机械效率降低，因此选择增加提升物体的重力。
【答案】
600；62.5%；增加提升物体的重力
【知识点】
滑轮组拉力计算；滑轮组机械效率；机械效率影响因素
【点评】
本题结合古代科技装置“车梯”考察滑轮组的相关计算，解题的核心是正确识别承担物重的绳子段数n，整体属于基础应用型题目，既巩固了滑轮组的相关公式，也让学生了解了古代的机械智慧。
【难度系数】
0.7

【分析】
首先先从图乙提取关键信息：当木箱沿斜面移动的总距离s=8m时，对应的有用功为560J。已知过程的额外功是440J，第一步先根据总功等于有用功与额外功之和，计算出拉力做的总功，再结合功的计算公式W=Fs，变形即可求出拉力F的大小；第二步根据机械效率的定义，即有用功与总功的比值，代入数值就能算出斜面的机械效率；第三步明确斜面的额外功是克服木箱与斜面间摩擦力所做的功，利用额外功的公式W额外=fs，变形后即可求出木箱受到的摩擦力大小。
【解析】
1. 计算拉力F：
由图乙可知，木箱沿斜面运动的总距离s=8m时，对应的有用功$W_{有用}=560\ \mathrm{J}$。
拉力做的总功为有用功与额外功之和：
$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}=560\ \mathrm{J}+440\ \mathrm{J}=1000\ \mathrm{J}$
根据功的计算公式$W=Fs$，变形得拉力：
$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{1000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=125\ \mathrm{N}$
2. 计算斜面的机械效率η：
根据机械效率的定义，可得：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% =\frac{560\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}} × 100\% =56\%$
3. 计算木箱所受的摩擦力f：
斜面的额外功是克服摩擦力做的功，满足$W_{额外}=fs$，变形得：
$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{440\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=55\ \mathrm{N}$
【答案】
125；56%；55
【知识点】
斜面机械效率，功的计算，额外功
【点评】
本题是斜面相关的基础力学计算题，重点考查学生对有用功、总功、额外功概念的理解和对应公式的运用，题目无需额外推导斜面高度即可直接求解摩擦力，降低了计算复杂度，易错点是部分同学会混淆额外功的来源，错用重力相关公式计算摩擦力，解题时明确斜面额外功的来源即可顺利完成求解。
【难度系数】
0.7