零五网 全部参考答案 同步练习答案 2026年同步练习江苏九年级物理上册苏科版 第92页解析答案
24. (4分)某建筑工地用如图所示的简易滑轮组将重为4 000 N的砖块运到离地4 m高处,已知每个滑轮重100 N,滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的篮子的重力忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500 N,求:
(1)每次提升砖块的最大重力和最大机械效率。
(2)若全部完成提升砖块任务,则工人利用此滑轮组至少做多少额外功?

答案:24. (1) 900 N 90% (2) 2 000 J
解析:
【分析】
首先确定滑轮组承担总拉力的绳子段数n=2(由题图可知,动滑轮上有2段绳子承担总拉力)。解题时,利用滑轮组拉力公式计算最大提升砖重,再结合有用功、总功的关系求机械效率;额外功来自动滑轮的重力,需先确定提升总砖重所需的次数,再计算总额外功。
【解析】
(1)由图可知,承担总拉力的绳子段数n=2。
不计滑轮摩擦、绳重及篮子重力,根据滑轮组拉力公式 $ F = \frac{G_{砖} + G_{动}}{n} $,代入已知条件:
$ 500\,\mathrm{N} = \frac{G_{砖} + 100\,\mathrm{N}}{2} $,
解得每次提升砖块的最大重力:$ G_{砖} = 500\,\mathrm{N} × 2 - 100\,\mathrm{N} = 900\,\mathrm{N} $。
机械效率 $ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} = \frac{G_{砖}h}{Fs} = \frac{G_{砖}h}{F · nh} = \frac{G_{砖}}{nF} $,
代入数据得:$ \eta = \frac{900\,\mathrm{N}}{2 × 500\,\mathrm{N}} = 90\% $。
(2)总砖重为4000N,每次最大提升900N,需提升的次数为 $ \frac{4000\,\mathrm{N}}{900\,\mathrm{N}} \approx 4.44 $,向上取整为5次(次数为整数,需完成全部任务)。
每次提升时,额外功为克服动滑轮重力做的功:$ W_{额1} = G_{动}h = 100\,\mathrm{N} × 4\,\mathrm{m} = 400\,\mathrm{J} $,
总额外功:$ W_{额总} = 5 × 400\,\mathrm{J} = 2000\,\mathrm{J} $。
【答案】
(1)每次提升砖块的最大重力为900N,最大机械效率为90%;(2)工人利用此滑轮组至少做2000J的额外功。
【知识点】
滑轮组拉力计算、机械效率、额外功计算
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算,关键是确定承担总拉力的绳子段数,理解机械效率和额外功的来源,注意提升次数需取整数,属于中等难度的力学应用题。
【难度系数】
0.5
25. (10分)太阳能热水器是生活中常见的一种利用太阳能的装置。某款太阳能热水器平均每小时接收$4.2×10^{6}\ \mathrm{J}$的太阳能,在5 h的有效照射时间内,能够将热水器中质量为100 kg、初温为$20\ °\mathrm{C}$的水温度升高到$40\ °\mathrm{C}$。
(1) 此热水器5 h内接收到多少焦的太阳能?
(2) 此热水器中的水增加的内能是多少?[水的比热容$c=4.2×10^{3}\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$]
(3) 此热水器的效率为多大?
(4) 若用另一台燃气热水器提供相同的热水,不考虑热量的损失,则需要完全燃烧多少千克天然气?(天然气的热值$q=4.2×10^{7}\ \mathrm{J}/\mathrm{kg}$,假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收)
(5) 太阳能热水器与燃气热水器相比有哪些优点?(请至少写出两点)
答案:25. (1) $2.1×10^{7}\ \mathrm{J}$ (2) $8.4×10^{6}\ \mathrm{J}$ (3) $40\%$ (4) $0.2\ \mathrm{kg}$ (5) 无污染,安全可靠,节约能源,经济实惠
解析:
【分析】
本题是热学知识在生活中的应用,需根据各小问的问题,结合对应公式逐步计算:
1. 第(1)问求5h接收的太阳能,直接用每小时接收的太阳能乘以时间即可;
2. 第(2)问水增加的内能等于水吸收的热量,利用吸热公式$Q_{吸}=cm\Delta t$计算,$\Delta t$为温度变化量;
3. 第(3)问热水器效率是水吸收的热量与接收太阳能的比值,需乘以100%;
4. 第(4)问天然气燃烧放热全部被水吸收,即$Q_{放}=Q_{吸}$,再根据热值公式$Q_{放}=mq$变形求质量;
5. 第(5)问结合太阳能的特点,列举其优点即可。
【解析】
解:
(1) 5h内接收的太阳能:
$E = 4.2×10^6\ \mathrm{J/h} × 5\ \mathrm{h} = 2.1×10^7\ \mathrm{J}$;
(2) 水增加的内能等于水吸收的热量,根据吸热公式:
$Q_{吸}=cm(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)} × 100\ \mathrm{kg} × (40℃ - 20℃)=8.4×10^6\ \mathrm{J}$;
(3) 热水器的效率:
$\eta=\frac{Q_{吸}}{E}×100\%=\frac{8.4×10^6\ \mathrm{J}}{2.1×10^7\ \mathrm{J}}×100\%=40\%$;
(4) 天然气燃烧放出的热量$Q_{放}=Q_{吸}=8.4×10^6\ \mathrm{J}$,由$Q_{放}=mq$得:
$m=\frac{Q_{放}}{q}=\frac{8.4×10^6\ \mathrm{J}}{4.2×10^7\ \mathrm{J/kg}}=0.2\ \mathrm{kg}$;
(5) 太阳能热水器的优点:无污染、节约能源(或安全可靠、经济实惠等,合理即可)。
【答案】
(1) $2.1×10^7\ \mathrm{J}$;(2) $8.4×10^6\ \mathrm{J}$;(3) $40\%$;(4) $0.2\ \mathrm{kg}$;(5) 无污染,安全可靠,节约能源,经济实惠。
【知识点】
热量计算、热效率、热值应用
【点评】
本题结合生活中的太阳能热水器,考查热学核心公式的应用,难度适中,注重知识与实际生活的联系,需学生熟练掌握吸热公式、效率公式、热值公式的运用。
【难度系数】
0.7
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