第3章 专题特训五 简单机械-【拔尖特训】2025-2026学年九年级全一册科学(浙教版)

81 专题特训五　简单机械 ▶ “答案与解析”见P26 类型一 杠杆综合 1. 如图所示为《天工开物》中记载的我国古代的 提水工具“辘轳”,在两个支架上摆放一根直 硬棒,支点为O1、O2,A 端系一石块,B端装有 轮轴,轮轴能绕着硬棒转动,悬吊空桶的绳索 另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上。若空桶质 量为10kg,轮轴质量为10kg,空桶和轮轴对 硬棒的作用力视作施加在B 位置,O1A 长为 0.6m,O1O2长为1m,O2B 长为0.8m,硬 棒及绳索质量忽略不计。(g取10N/kg) (第1题) (1) 人对辘轳不施加力,桶中未装水,为保证 硬棒不会翻转,石块质量最多为多少千克? 若A 点系上质量为40kg的石块,提水时为 保证硬棒不翻转,桶中最多可装多少千克 的水? (2) 若桶内水的质量为40kg,人用时20s将 桶匀速提升3m,此时辘轳提水的机械效率 为50%,则桶对水做的功为多少焦,人做功 的功率为多少瓦? 类型二 滑轮组综合 2. 如图甲所示为建造大桥时所用的起吊装置示 意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将 实心长方体A 从江底沿竖直方向匀速吊起, 图乙是钢缆绳对A 的拉力F1随时间t变化 的图像。A 完全离开水面后,电动机对绳的 拉力F 大小为6.25×103N,滑轮组的机械 效率为80%,A 上升的速度始终为0.1m/s。 求:(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不 考虑风浪、水流等因素的影响,g取10N/kg) (第2题) (1) 长方体A 的重力。 (2) 长方体A 未露出水面时受到的浮力。 (3) 长方体A 静止在江底时上表面受到的水 的压强。 (4) 长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第3章　能量的转化与守恒 82 类型三 斜面综合 3. 如图甲所示为工人搬运货物的情 景,过程简化为图乙所示,先利用斜 面将货物匀速推到车上,再将货物 水平推到d点。这个过程中推力大小始终为 800N,方向与运动方向保持一致,货物重为 1000N,各段长度如图乙所示,在斜面上推动 用时10s,水平推动用时5s,g取10N/kg,求: (第3题) (1) 货物沿斜面运动的速度。 (2) 货物从a点到b点的运动过程中,受到 摩擦力的大小。 (3) 斜面的机械效率。 (4) 货物从b运动到d过程中推力的功率。 类型四 组合机械综合 4. (2023·温州龙港模拟)近年来,龙港市各大 主要道路完成了升级改造。道路两旁安装了 新型路灯。如图甲所示为吊车吊装路灯的过 程。路灯AB 长为6m,O 为路灯的重力作 用点,OB 长为3m,路灯质量为100kg。(g 取10N/kg) (1) 如图甲所示在安装过程中,绳子的拉力 作用于A 点且方向竖直向上保持不变,吊车 将水平放置于地面的路灯缓缓吊起到竖直位 置,则该过程中绳子上的拉力大小如何变化? 。 (第4题) (2) 整个吊装过程分为路灯从水平放置吊起 到竖直位置,后继续竖直向上提升1m,再水 平移动5m到指定位置上方。整个吊装过程 中至少得克服路灯的重力做功多少焦? (3) 如图乙所示,吊车的挂钩上方为滑轮组, 若钢绳最大拉力为1000N,动滑轮重为 500N,则该滑轮组最大的机械效率为多少? (不计绳重及摩擦,不考虑动滑轮挂钩下方绳 子所能承受的最大拉力,计算结果精确到 0.1%) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 科学(浙教版)九年级全一册 使用滑轮组与水的浮力的综合应用 没有合理构建浮力与使用滑轮组后拉力之间的关 系导致出错。以物体A 为研究对象,受到竖直向下的重 力、竖直向上的浮力与拉力。物体做匀速直线运动,力 之间的关系为GA=F浮+F拉。 专题特训五　简单机械 1. (1) 以O1为支点,A 点力的力臂最小,B 点力的力臂最 大,此时杠杆A 点受力最大,根据杠杆平衡条件可得, m石g·O1A=(m桶 +m轮)g·O1B,即 m石 ×0.6m= (10kg+10kg)×(1m+0.8m),解得m石=60kg;以O2 为支点,B 点力的力臂最小,A 点力的力臂最大,此时杠杆 B 点受力最大,根据杠杆平衡条件可得,m石'g·O2A= (m桶+m水+m轮)g·O2B,即40kg×(1m+0.6m)= (10kg+m水+10kg)×0.8m,解得m水=60kg (2) 桶对 水做的功W有用=Gh=mgh=40kg×10N/kg×3m= 1200J,人做的功W总= W有用 η =1200J50% =2400J ,人做功的 功率P= W总 t = 2400J 20s =120W 2. (1) 由图乙可知,A 露出水面后所受的拉力F1'=2× 104N,长方体A 的重力GA=F1'=2×104N (2) 由图乙 可知,A 未露出水面所受的拉力F1=1×104N,A 未露出 水面时受到的浮力F浮=GA-F1=2×104N-1×104N= 1×104N (3) 由图乙知,A 从开始上升到刚露出水面的 时间t=80s,该过程A 上升的距离s=vt=0.1m/s× 80s=8m,则长方体A 静止在江底时上表面所处的深度 h上=s=8m,上表面受到的水的压强p=ρ水 gh上=1× 103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa (4) 由图乙可知, A 完全离开水面后,滑轮组对A 的拉力F1'=2×104N,不 计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,滑轮组的机械效率η2= W有用2 W总2 ×100% = F1'h F1'h+G动h ×100% = F1' F1'+G动 × 100%= 2×10 4N 2×104N+G动 ×100% =80% ,解 得 G动 = 5000N,长方体A 未露出水面时滑轮组的机械效率η1= W有用1 W总1 ×100%= F1h F1h+G动h×100%= F1 F1+G动×100%= 1×104N 1×104N+5000N×100% ≈66.7% 3. (1) 将货物沿斜面推到车上的过程中,货物的运动速度 v=st= 1.5m 10s=0.15m /s (2) 货物从a点到b点的运动 过程中,有用功W有用=Gh=1000N×0.9m=900J,推力 做的总功 W总 =Fs=800N×1.5m=1200J,额外功 W额外=W总-W有用=1200J-900J=300J,由W额外=fs 得摩擦力f= W额外 s = 300J 1.5m=200N (3) 斜面的机械效率 η= W有用 W总 ×100%= 900J 1200J×100%=75% (4) 货物从b 运动到d过程中,推力F=800N,沿水平方向推动的距离 s'=1.8m,此过程中推力做功W=Fs'=800N×1.8m= 1440J,此过程中推力的功率P=Wt'= 1440J 5s =288W 4. (1) 拉力大小不变 (2) 路灯从水平放置吊起到竖直位 置,克服重力做功W1=Gh1=mgh1=100kg×10N/kg× 3m=3000J,路灯竖直向上提升1m,此过程中克服重力 做功W2=Gh2=mgh2=100kg×10N/kg×1m=1000J, 路灯水平移动时,由于拉力的方向是竖直向上,路灯移动 的方向与受力拉力方向垂直,所以吊车对路灯的拉力没有 做功,所以整个吊装过程中克服路灯的重力做功W=W1+ W2=3000J+1000J=4000J (3) 由图乙可知,n=3,不 计绳重及摩擦,根据F=1n (G'+G动)可知,物重G'= nF-G动=3×1000N-500N=2500N,则该滑轮组最大 的机械效率η= W有用 W总 ×100%= W有用 W有用+W额外 ×100%= G' G'+G动×100%= 2500N 2500N+500N×100%≈83.3% 第5节　物体的内能 第1课时 内能及其改变 1. B 2. D 3. 增加 白雾 瓶内空气膨胀,对瓶盖做功,瓶内空气内 能减少,温度降低,瓶内的水蒸气液化成小水滴 解析:做 功会改变物体的内能。压缩气体做功,气体的内能会增加, 气体对外做功,气体的内能会减少,温度降低。压缩瓶内空 气,瓶内空气的内能增加;迅速旋开瓶盖,可看到瓶盖飞出 数米远,瓶内空气对瓶盖做功,内能减少,温度降低,水蒸气 液化形成小水滴,出现白雾。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 62