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2025年中考物理一轮复习备考考点突破:简单机械实验、计算题
一、实验题
1.小诚同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在下表中。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率
1
1.0
10
0.6
30
55.6%
2
2.0
10
1.0
30
66.7%
3
4.0
10
1.6
30
(1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上 拉动弹簧测力计;
(2)第三次实验中,滑轮组的机械效率为 ,如果忽略绳重与摩擦,所用动滑轮重为 N;
(3)分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物越 (选填“重”或“轻”),滑轮组的机械效率越高。
2.如图甲、乙所示,小星利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码(每个钩码重均为0.5N)等实验器材,来探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,小星观察到杠杆如图甲所示,此时杠杆处于 状态(选填“平衡”或“非平衡”)为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右侧的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)使杠杆在水平位置平衡的主要目的是 。
(3)若在A处增加一个钩码,在B处挂3个钩码,则杠杆的 (选填“左端下沉”或“右端下沉”)
(4)当弹簧测力计由图丙中的竖直地拉着变成倾斜地拉着,仍然要使杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(5)有同学测出一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,乙同学认为他的做法不合理理由是 。
3.在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是为了 ;
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆将 (选填“顺时针转动”或“逆时针转动”、“仍保持静止不动”);
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将 ,请你简述其原因: ;
(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5N,杠杆上每个小格长度为2cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为 cm,弹簧测力计示数大小为 N。
(5)下表为某实验小组记录的实验数据,请参照已给出的表头栏目信息和实验记录的数据将表格中的①②③④位置补充完整
实验次数
①
动力臂L1/m
阻力F2/N
②
1
2
0.3
3
0.2
2
4
0.4
8
③
3
5
④
6
0.25
① ② ③ ④ ;
(6)该小组同学在实验中收集多组数据的目的是: 。
4.平平用如图所示装置进行实验。图甲中直接用弹簧测力计匀速提升重物高度为h过程中,弹簧测力计示数为F1,图乙中弹簧测力计通过动滑轮匀速提升同一个重物,记录重物和绳子自由端的始末位置,重物上升高度仍为h,绳子自由端移动距离为s,弹簧测力计示数始终为F2,请你根据记录表格中的实验数据回答下列问题。
F1/N
h/cm
F2/N
s/cm
拉力做功 W/J
甲图
3
5
乙图
5
2.1
10
0.21
(1)F1提升重物做功为WF1= J,比较WF1与WF2的大小关系,可以得到的结论是使用动滑轮提升重物不能 (选填“省力”/“省功”或“省时间”);
(2)若不计绳重和摩擦,动滑轮重 N;
(3)本次实验动滑轮提升重物的机械效率是 %。(结果保留一位小数)
5.在探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验中,装置如图所示,实验数据记录如下表:
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 图所示装置来完成的,机械效率是 ;
(3)根据实验结论,在下列提高滑轮组机械效率的措施中,不可取的是 。
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重
C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度
6.用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重,实验数据如表。
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
(1)每次实验绳端移动距离为 cm;
(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙,读数为 N,第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ;
(3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将 ;
(4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.小甲在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量均为50g的钩码若干个。
(1)如图A所示,实验前,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,则应把杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,可使杠杆在水平位置达到平衡状态。这样做的目的是便于测量 ;支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆 对实验的影响;
(2)小甲同学所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图B所示,他们记录的数据为:动力F1=1.5N,动力臂L1=0.1m,阻力F2=1N,阻力臂L2= m;
(3)于是小甲得出了结论 (用文字或符号表述均可),同组的小乙同学认为通过上面数据得出结论有不妥,原因是 ;
(4)如图B所示,如果将两边同时加上一个相同的钩码则会出现 ;
A.左端下沉
B.右端下沉
C.继续平衡
D.以上都有可能
(5)同样这组数据,小丙得出来的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。他们交流后,小乙同学为了证明小丙同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,此实验 (选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的。
8.如图是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置。
(1)请计算斜面坡度为60°时的机械效率;( )
(2)请你根据实验数据推导下列的结论:
斜面坡度
斜面粗糙程度
物重G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长L/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η/%
30°
粗糙
0.5
0.20
0.35
0.4
0.10
0.14
71.4
60°
粗糙
0.5
0.28
0.45
0.4
0.14
0.18
结论1:沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时,斜面坡度越 ,拉力越小;
结论2:在粗糙程度相同的条件下,斜面坡度越大,机械效率越 ;
(3)如果你是一位建筑设计师,需要设计一幢老年人俱乐部的大楼,受上述实验的启发,在设计楼梯时,您会把楼梯设计得较 (填“缓”或“陡”)。
二、计算题
9.质量为75kg的李师傅,一只脚与地面的接触面积是,用如图甲所示的滑轮组(不计绳重及摩擦)运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。若李师傅在30s内将重力为300N的货物匀速向上提高了6m,求:
(1)未拉绳前,李师傅双脚站立时对地面的压强是多少?
(2)李师傅做功的功率是多少?
(3)李师傅竖直向下拉绳子自由端运送货物时,滑轮组的机械效率最大值是多少?(保留两位有效数字)
10.如图是重庆一中初二科技小组设计的在岸边打捞水中文物的装置示意图,电动机固定在地面.每个滑轮重为100N;均匀实心文物的密度为8×103kg/m3,质量为80kg.绳和杠杆的质量、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对文物A的阻力均忽略不计,文物A一直匀速上升.
(1)在文物还未露出水面时,求此时文物A所受到的浮力
(2)在文物还未露出水面时,电动机拉力F的大小;
(3)在文物还未露出水面时,滑轮组的机械效率;
(4)当文物A在空中被匀速提起上升时,电动机拉力功率为4.5kW,求卷扬机拉动钢丝绳的速度?
11.建筑工地上,工人用图甲所示的滑轮组利用箱子送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图像如图乙所示,滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求:
(1)若工人用200N的拉力将建材匀速竖直向上提升了6m,拉力所做的总功;
(2)动滑轮重为多少;
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,所运送建材的重力。
12.如图是某工人用滑轮组提升重物,工人用360N拉力将重为600N的重物匀速提升10m,需要时间50s.(g取10N/kg)
(1)机械效率
(2)工人做功的功率
13.如图甲所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机,用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。罐笼的底面积是2m²,已知被提升的建筑材料重为2600N,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升20s。拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。求:
(1)拉力F大小是多少?
(2)当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少?
14.一货箱重500 N,放在水平地面上,与地面间的接触面积为0.4 m2。某工人用绳子在25s内将该货箱匀速提升到10m高的平台上。
(1)在货箱被提升之前,求货箱对地面的压强;
(2)求工人对货箱做功的功率;
(3)若改用如图所示的装置提升该货箱,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为80%。求动滑轮重。
15.如图所示,一个质量为64kg的正方体放在水平地面上,一个重为600N的人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。(不计摩擦及绳重)求:
(1)要想使人所用的拉力最小,请在图上画出滑轮组上绳子的绕法;
(2)若此人匀速提起正方体时,人对绳子的实际拉力是220N,求动滑轮的重力。
16.如图所示,小明用沿斜面向上的力,在内把的木箱推到高处。斜面长,通常把重物直接提升h所做的功作为有用功。求:
(1)小明所做的功;
(2)小明做功的功率;
(3)这个斜面的机械效率。
试卷第1页,共3页
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《2025年中考物理一轮复习备考考点突破:简单机械实验、计算题》参考答案
1. 匀速 83.3 0.8 重
【详解】(1)[1]实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以确保拉力的大小恒定。
(2)[2][3]由表中数据可知,第三次实验中,滑轮组的机械效率
忽略绳重与摩擦,有
则
(3)[4]分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高。
2.(1) 平衡 左
(2)便于测量力臂
(3)右端下沉
(4)变大
(5)一组实验数据太少,具有偶然性,不便找出普遍规律
【详解】(1)[1]杠杆的平衡状态是指杠杆静止或绕支点匀速转动,图甲中的杠杆处于静止状态,所以是处于平衡状态。
[2]图甲中,杠杆左高右低,应将右侧的平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于直接从杠杆上读出力臂的值。
(3)一个钩码的重为G,杠杆分度值为L。A点处在支点左边2格处,现在A处有3个钩码,若在A处增加一个钩码,A处将有4个钩码,左端力和力臂的乘积是8GL;B点处在支点右边3格处,有3个钩码,右端力和力臂的乘积是9GL,大于左边,所以杠杆右端下沉。
(4)当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,阻力和阻力臂不变,弹簧测力计拉力F的力臂变小,由杠杆平衡条件可知弹簧测力计的示数将变大。
(5)只有一次实验得出杠杆平衡的条件是:动力动力臂阻力阻力臂。这种结论很具有偶然性,不合理。要进行多次实验,总结杠杆平衡条件。
3. 右 便于测量力臂 6 顺时针转动 变大 拉力力臂变小了 4 6 动力F1/N 阻力臂L2/m 0.2 0.3 多次测量寻找普遍规律,排除偶然性
【详解】(1)[1][2]杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡是为了方便测量力臂。
(2)[3][4]根据杠杆平衡条件,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂6个钩码.将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,左端的力和力臂的乘积小于右端,杠杆顺时针转动。
(3)[5][6]测力计从a位置转到b位置时,拉力的力臂减小,拉力增大。
(4)[7][8]杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为2格的长度,4cm.根据杠杆平衡条件,弹簧测力计的拉力为3N。
(5)[9][10][11][12]①位置补动力F1/N,②位置补阻力臂L2/m,根据杠杆平衡条件③位置补0.2,④位置补0.3。
(6)实验中收集多组数据是为了多次测量寻找普遍规律,排除偶然性。
4. 0.15 省功 1.2 71.4
【详解】(1)[1]F1提升重物做功为
[2]由表格中数据得
说明动滑轮可以省力。
说明使用动滑轮提升重物不能省功。而重物被提升相同的高度,使用动滑轮。拉力移动的距离更大,当拉力移动速度相同时,拉力移动的时间更长,因此使用动滑轮,不能省时间。
(2)[3]若不计绳重和摩擦,由定滑轮特点得,重物的重力
由
得,动滑轮重
(3)[4]本次实验动滑轮提升重物的机械效率是
5. 匀速 丙 61.5% D
【详解】(1)[1]为了准确的测出滑轮组的机械效率,实验过程中,应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,这样滑动组处于平衡状态,受到平衡力的作用。
(2)[2][3]由表格中第四组数据可知,钩码上升高度为0.1m,绳端移动距离为0.5m,则动滑轮上的股数
故第4次实验是用丙图所示装置来完成的,机械效率为
(3)[4]A.滑轮组的机械效率
可知,减轻动滑轮重力时,有用功在总功中的占比增大,机械效率增大,故A不符合题意;
B.通过表格数据中的第一组和第三组数据可知,当使用同一个滑轮组提升物体时,物体越重,机械效率越高,故B不符合题意;
C.机械加润滑油,则额外功减小,则有用功在总功中的占比增大,机械效率增大,故C不符合题意;
D.通过表格数据中的第一组和第二组数据可知,当使用同一个滑轮组提升物体时,物体提升的高度和机械效率无关,故D符合题意。
故选D。
6. 30 2.5 80 低 不变 变小
【详解】(1)[1]从图甲可以看出,绳子承重股数为n=3,因此绳端移动距离为
(2)[2]测力计的分度值为0.1N,从图乙看出,其读数为2.5N。
[3]第2次实验中,滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知,在物重不变的情况下,从实验1至实验4,动滑轮的重力逐渐变大,滑轮组的机械效率逐渐变小,故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
(3)[5]实验中若仅增大绳端移动的距离,根据
可知,滑轮组的机械效率将不变。
(4)[6]四次实验中,物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由此可知,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
7. 是 右 力臂大小 自身重力 0.15 F1L1=F2L2 实验次数太少,得出的实验结论具有偶然性和片面性 B 能
【详解】(1)[1]杠杆静止或匀速转动都叫杠杆平衡。图A中,杠杆静止,处于平衡状态。
[2]杠杆左端下沉,说明左端沉,为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向右调节。
[3]杠杆在水平位置平衡时,支点到悬挂点的距离等于力臂,所以这样做的目的是便于测量力臂大小。
[4]支点选在杠杆的中点时,重力的力臂为零,这样杠杆自身重力对杠杆的平衡就不会有影响。所以支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆自身重力对平衡的影响。
(2)[5]如图B所示,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件得
1.5N×0.1m=1N×L2
解得L2=0.15m。
(3)[6]根据上面数据,小甲同学得出杠杆平衡条件为:F1L1=F2L2。
[7]小甲只测出了一组实验数据,就得出结论,得出的实验结论具有偶然性和片面性。为得出普遍结论,应改变力和力臂,即钩码个数和悬挂位置进行多次实验。
(4)[8]如果将两边同时加上一个相同的钩码,4G×2L<3G×3L,所以杠杆右端下沉,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(5)[9]小乙同学做的如图C的实验中,将弹簧测力计拉力的方向不再与杠杆垂直,则力臂的大小不等于支点到力的作用点的距离,所以此实验能说明“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”这一结论是错误的。
8. 77.8 小 大 缓
【分析】(1)首先分清那是有用功、总功,要明确斜面机械效率的计算公式,去计算机械效率;
(2)斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、物重、斜面的倾斜程度有关,根据表格中变化的量和不变的量可以判断影响拉力大小以及机械效率的因素;
(3)由(2)中的分析可知楼梯的陡缓与上楼所用力的关系。
【详解】(1)[1]根据表中的数据,物体做的有用功
物体做的总功
物体在60°的斜面的机械效率
(2)[2][3]由表中数据知,斜面的粗糙程度、物重、斜面长不变,斜面越缓,拉力越小,机械效率越低。反之,拉力越大,机械效率越大。
(3)[4]由(2)中的分析可知楼梯越缓,上楼所用的力越小。
【点睛】本题的难点是分析数据找出规律,需要根据学过的理论知识合理的分析并准确的表达;斜面是省力的机械,能够分清哪是有用功,哪是总功是解题的关键,有用功等于物体重力和斜面高度的乘积,总功等于拉力和斜面长度的乘积。
9.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)李师傅双脚站立时,对地面压力为
受力面积为
所以对地面的压强为
(2)由乙图可知,当货物重力为300N时,,此时有用功为
所以总功为
所以李师傅做功的功率为
(3)由乙图知货物越重,机械效率越高。由甲图知有效绳子段数,由乙图可知,当货物重力为300N时,,不计绳重及摩擦,则额外功就是克服动滑轮重做的功,根据
则有
解得。李师傅重力为750N,所以绳子自由端的最大拉力为750N。当最大拉力为750N时,根据,提升的货物最大重力为
则滑轮组的机械效率最大值为
答:(1)未拉绳前,李师傅双脚站立时对地面的压强是;
(2)李师傅做功的功率是;
(3)李师傅竖直向下拉绳子自由端运送货物时,滑轮组的机械效率最大值为。
10.(1)100N;(2)400N;(3)87.5%;(4)10m/s.
【详解】(1)由于物体完全浸没
所以V排=VA== =0.01m3
所以物体所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N,
(2)又因为物体做匀速直线运动,所以F=(G物−F浮+G动)=×(800N−100N+100N)=400N,
(3)滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=87.5%
(4)假设A全部出水,F′=(G物+G动)=×(800N+100N)=450N,
由P==Fv得,绳的速度v==10m/s.
11.(1)2400J;(2)400N;(3)1600N
【详解】解:(1)由图知,n=2,拉力端移动距离
s=2h=2×6m=12m拉力所做的总功
W总=Fs=200N×12m=2400J(2)由图像可知,当建材重为G1=400N时,滑轮组的机械效率η1=50%,由于滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计,滑轮组的机械效率
η==50%解得动滑轮的重力
G动=400N(3)因为滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计时,滑轮组的机械效率
η=所以当滑轮组的机械效率为80%时
η′==80%解得此时提升建材的重力
G′=1600N答:(1)若工人用200N的拉力将建材匀速竖直向上提升了6m,拉力所做的总功为2400J;
(2)动滑轮重力为400N;
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,所运送建材的重力为1600N。
12.(1)83.3 (2)144W
【详解】(1)克服物体重力所做的有用功为:W有=Gh=600N6000J;
由图可知,滑轮组承担物体重力的绳子段数n=2,则绳子自由端移动的距离为:S=2h=220m.拉力所做的总功为:W总=Fs=360N20m=7200J;
滑轮组的机械效率为:83.8;
(2)工人做功的功率为:P=144W.
13.(1) 2000N;(2) 2×103Pa;(3) 65%
【详解】(1)20s罐笼提升的高度
h=vt=0.5m/s×20s=10m
拉力F的作用点移动的距离
s=2h=20m
由图乙知道,20s内F做功40000J,由W=Fs可得拉力F的大小
(2)在匀速提升罐笼过程中G料+G罐=2F,因而罐笼重
G罐=2F-G料=2×2000N-2600N=1400N
当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时,对地面的压强
(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率
η= =65%
答:(1)拉力F大小是2000N;
(2)当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时,对地面的压强是2×103Pa;
(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率是65%。
14.(1)1250Pa;(2)200W;(3)125N
【详解】解:(1)在货箱被提升之前,货箱对地面的压力
F=G=500N
货箱对地面的压强
(2)工人对货箱做功
W=Gh=500N×10m=5000J
工人对货箱做功的功率
(3)若改用如图所示的装置提升该货箱,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为80%,有用功为5000J,则总功
克服动滑轮的重力做的功为额外功
W额=W总-W=6250J-5000J=1250J
动滑轮的重力
答:(1)货箱对地面的压强为1250Pa;
(2)工人对货箱做功的功率为200W;
(3)动滑轮重为125N。
15.(1);(2)20N
【详解】解:(1)要想使人所用的拉力最小,该滑轮组动滑轮上最多可以有三根绳子,即n=3,应从动滑轮开始绕,如图所示:
(2)物体的重力
n=3,不计绳重和摩擦,根据
可知动滑轮的重力
答:(1) ;
(2)动滑轮的重力为20N。
16.(1)400J;(2)40W;(3)60%
【详解】解:(1)小明所做的功
(2)小明做功的功率
(3)小明所做的有用功
这个斜面的机械效率
答:(1)小明所做的功为;
(2)小明做功的功率为;
(3)这个斜面的机械效率为。
答案第1页,共2页
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