16. 如图所示,在地面与平台间架一块长木板,沿斜面将重 500 N 的箱子匀速拉上平台,已知拉力为 350 N,箱子沿斜面移动了 2 m,升高 1 m,用时 20 s。求:
(1)拉力做功的功率。
(2)斜面的机械效率。
(3)箱子所受木板的摩擦力大小。

答案:16. (1) 35 W (2) 71.4% (3) 100 N
解析:
【分析】
要解决这道斜面相关的力学问题,需明确总功、有用功、额外功的概念,以及功率、机械效率的计算公式。解题思路:①拉力做的功是总功,功率等于总功与时间的比值;②克服箱子重力做的功是有用功,机械效率为有用功与总功的比值;③额外功是克服斜面摩擦力做的功,由此可推导摩擦力大小。按步骤依次计算即可。
【解析】
(1)拉力做的总功:$ W_{总}=Fs=350\,\mathrm{N} × 2\,\mathrm{m}=700\,\mathrm{J} $
拉力做功的功率:$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{700\,\mathrm{J}}{20\,\mathrm{s}}=35\,\mathrm{W} $
(2)克服箱子重力做的有用功:$ W_{有}=Gh=500\,\mathrm{N} × 1\,\mathrm{m}=500\,\mathrm{J} $
斜面的机械效率:$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{500\,\mathrm{J}}{700\,\mathrm{J}} × 100\% \approx71.4\% $
(3)额外功:$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=700\,\mathrm{J}-500\,\mathrm{J}=200\,\mathrm{J} $
额外功是克服摩擦力做的功,即$ W_{额}=fs $,因此摩擦力:$ f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{200\,\mathrm{J}}{2\,\mathrm{m}}=100\,\mathrm{N} $
【答案】
(1)35 W;(2)71.4%;(3)100 N
【知识点】
功的计算、机械效率、斜面应用
【点评】
本题是力学基础计算题,考察总功、有用功、额外功的区分,以及功率、机械效率的计算,需熟练掌握相关公式,明确不同功的来源,属于常规题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
1. 如图所示是欧洲中世纪修建城堡时使用的吊车。我们不难看出,这种吊车实质上是
定滑轮
和
轮轴
两种简单机械的组合。

答案:1. 定滑轮 轮轴
解析:
【分析】
要解决这个问题,需先识别图中的简单机械:首先看顶部的滑轮,其轴的位置固定不动,属于定滑轮;再看中间的装置,由大轮和中间的轴组成,人转动轮时轴随之转动来提升重物,这种结构是轮轴,因此该吊车是这两种简单机械的组合。
【解析】
观察题图,顶部的滑轮轴固定,是定滑轮;中间的装置由轮和轴组成,属于轮轴,该吊车实质上是定滑轮和轮轴的组合。
【答案】
定滑轮 轮轴
【知识点】
简单机械 定滑轮 轮轴
【点评】
本题考查常见简单机械的识别,需掌握定滑轮和轮轴的结构特点,属于基础题型,难度较低。
【难度系数】
0.6
2. 如图所示的起重机可以看作是由
杠杆
、
滑轮
等简单机械组合而成的。其中,杠杆部分属于
费力
(选填“省力”或“费力”)杠杆。

答案:2. 杠杆 滑轮 费力
解析:
【分析】
要解决这道题,需先回忆常见简单机械的类型,结合起重机结构识别其中的简单机械;再根据杠杆动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆类型。第一步,起重机的吊臂可绕固定点转动,属于杠杆;吊钩处有滑轮,因此包含滑轮这种简单机械。第二步,判断杠杆类型时,看动力臂和阻力臂的大小:起重机吊臂的支点在与车身的连接点,动力由液压装置提供,阻力是被吊物体的重力,动力臂小于阻力臂,因此是费力杠杆。
【解析】
1. 常见的简单机械包括杠杆、滑轮、斜面等。观察题图中的起重机:吊臂能绕固定点转动,符合杠杆的特征;吊钩处有滑轮结构,因此起重机由杠杆、滑轮等简单机械组合而成。
2. 杠杆的类型由动力臂与阻力臂的大小关系决定:动力臂小于阻力臂的是费力杠杆。起重机吊臂工作时,支点在吊臂与车身的连接位置,动力作用点靠近支点,阻力作用点远离支点,动力臂小于阻力臂,所以该杠杆属于费力杠杆。
【答案】
杠杆 滑轮 费力
【知识点】
简单机械、杠杆分类
【点评】
本题考查简单机械的识别及杠杆类型的判断,属于初中物理基础题,需学生掌握常见简单机械的特点和杠杆分类的方法,难度适中。
【难度系数】
0.7