2024年中考物理题型专题难点（全国）专题39 斜面问题综合难题应用题（教师版）

2024年物理中考二轮复习以题型精炼攻克难点亮点的60个小微专题专题39斜面问题综合难题应用题1.（2023安徽）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。（1）做的有用功；（2）该装置的机械效率。【答案】（1）1.8J；（2）【解析】（1）有用功为W有=Gh=6N×0.3m=1.8J（2）总功为W总=Fs=4N×0.6m=2.4J所以滑轮组的机械效率为2.（2023湖北荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如图所示，工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求：（1）推力做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。【答案】（1）2400J；（2）80%；（3）210W【解析】（1）推力做的有用功是W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J（2）推力做的总功是W总=FL=1000N×3m=3000J斜面的机械效率为（3）原来斜面做的额外功为W额=W总-W有=3000J-2400J=600J原来斜面的摩擦力为此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，则此时的摩擦力为此时斜面长度为5m，则额外功为W'额=f's=240N×5m=1200J工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，做的有用功是W'有=m'gh=300kg×10N/kg×1m=3000J此时的总功为W'总=W'额+W'有=1200J+3000J=4200J工人推力做功的功率是3.（2023湖南益阳）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中（1）人做的有用功为多少？（2）辘轳的机械效率多大？（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J【解析】（1）根据题意，人做的有用功为（2）根据题意可知（3）根据题意可知克服水斗做的功为克服井绳重力及摩擦力做的功为答：（1）人做有用功为400J；（2）辘轳的机械效率为80%；（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。4.天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？（2）盘山公路的机械效率为多少？（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N【解析】（1）客车和游客总重力G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N电动机对客车和游客所做的有用功W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。（2）由可得，整个过程所用时间由可得，总功W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J盘山公路的机械效率即盘山公路机械效率为30%。（3）由可得，电动机的牵引力即电动机的牵引力为2×104N。额外功W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J由W额=fs可得，汽车受到的阻力即汽车受到的阻力为1.4×104N。5.如图所示，斜面长s=8m，高h=3m．用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s．求：（1）有用功W有（2）拉力做功的功率P（3）物体受到的摩擦力f（4）该斜面的机械效率η．【答案】（1）300J（2）40W（3）12.5N（4）75%．【解析】（1）有用功为W有=Gh=100N×3m=300J；（2）拉力所做的功为W总=Fs=50N×8m=400J，拉力的功率为==40W；（3）额外功为W额=W总−W有=400J−300J=100J，由W额=fs得：物体受到的摩擦力==12.5N；斜面的机械效率为==75%．6．一辆质量为1.68t的氢燃料新能源汽车行驶在一段盘山公路上（可简化成斜坡），在11200N的牵引力作用下，从坡底以5m/s的速度匀速行驶2min到达高为100m的坡顶，在此过程中，汽车显示共消耗氢96g；（g取10N/kg，氢的热值为1.4×108J/kg）（1）汽车牵引力做了多少功？（2）斜坡的机械效率是多大？（3）求汽车发动机的热机效率。

【答案】（1）6.72×106J；（2）25%；（3）50%【解析】（1）已知汽车行驶速度v＝5m/s，行驶时间t＝2min＝120s则汽车行驶的路程s＝vt＝5m/s×120s＝600m又知汽车牵引力F＝11200N，所以牵引力做功W＝Fs＝11200N×600m＝6.72×106J（2）已知汽车的质量m＝1.68t＝1680kg汽车的重力G＝mg＝1680kg×10N/kg＝16800N到达坡顶的高度h＝100m，则汽车做的有用功为W有用＝Gh＝16800N×100m＝1.68×106J则斜坡的机械效率（3）已知消耗氢的质量m氢＝96g＝0.096kg则氢完全燃烧放出的热量Q放＝qm氢＝1.4×108J/kg×0.096kg＝1.344×107J则汽车发动机的热机效率7．如图所示，斜面长4m，高0.9m，建筑工人用绳子在5s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力为150N（忽略绳子的重力），求：（1）拉力所做的功；（2）斜面的摩擦力；（3）斜面的机械效率。【答案】（1）600J；（2）37.5N；（3）75%【解析】（1）由题意知，拉力将重物拉到斜面顶端所做的功为（2）重物被被拉到距离地面0.9m的高度，这一过程中，所做的有用功为由于物体被拉动过程中，所做的总功等于有用功与额外功之和，在这一过程中，额外功为克服斜面摩擦力所做的功，即由W额=fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力为（3）由，可得，斜面的机械效率为答：（1）拉力所做的功为600J；（2）斜面的摩擦力为37.5N；（3）斜面的机械效率为75%。8.（2023湖南郴州）如图所示，在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到顶端所用的时间为。沿斜面向上的拉力，斜面中，，物体与斜面的接触面积为100cm2，斜面对物体的支持力为。求；（1）物体在斜面上的速度；（2）物体对斜面的压强；（3）斜面的机械效率。（计算结果保留一位小数）【答案】（1）1.25m/s；（2）800Pa；（3）66.7%【解析】（1）物体的速度（2）物体对斜面的压力接触面积物体对斜面的压强（3）斜面的高度拉力做的有用功拉力做的总功斜面的效率答：（1）物体在斜面上的速度是1.25m/s；（2）物体对斜面的压强是800Pa；（3）斜面的机械效率是66.7%。9.（2023江西）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为，斜面长，斜面高，。求：（1）箱子受到的重力；（2）箱子受到的摩擦力；（3）斜面的机械效率；（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。【答案】（1）；（2）20N；（3）80%；（4）见解析【解析】（1）箱子受到的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N（2）推力所做的功有用功额外功斜面对箱子的摩擦力（3）斜面的机械效率拉动物体沿斜面运动时，斜面坡度越小越省力，可适当减小斜面的坡度。10.如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程①F的功率；②斜面的机械效率。（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力大小随时间变化的图象；（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：①在图4中画出F的力臂l；②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4____F3（选填“>”、“=”、“＜”）。【答案】（1）125W50%（2）（3）>【解析】（1）货物沿斜面运动的速度则F的功率P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×05m=250J推力做的总功W总=F1s1=250N×2m=500J斜面的机械效率（2）在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示：从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为f=F=100N在B点撒去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下：（3）过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示：绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，此时F4的力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。11.车速过快是造成交通事故的重要原因之一，为限制车速，常常在下坡路段设置减速带。如图所示是有减速带的斜坡示意图，在倾角为的斜坡上有7个减速带，相邻两个减速带间的距离均为50m。现有一辆质量为1.2t的小汽车，从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑，由于减速带、小汽车制动等因素的影响，使得小汽车通过相邻减速带间的平均速度均为10m/s。（小汽车的长度不计，减速带的宽度不计，g=10N/kg）则：（1）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间是多少？（2）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带的过程中，重力做的功为多少？【答案】（1）；（2）【解析】（1）小汽车通过相邻减速带的时间由题意，小汽车通过全部减速带的时间（2）小汽车下降的高度小汽车重力重力做功12．为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：（1）拉力F的大小；（2）该斜面的机械效率是多少；（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。【答案】（1）400N；（2）60%；（3）160N。【解析】（1）由P＝得，拉力所做的功：W总＝Pt＝80W×50s＝4×103J，由W＝FL得，拉力F的大小：F＝＝＝400N。（2）克服物重做功：W有＝Gh＝1200N×2m＝2.4×103J，则斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。（3）木箱A在斜面上匀速运动时克服摩擦做功：W额＝W总﹣W有＝4×103J﹣2.4×103J＝1.6×103J，由W额＝fL得，木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力：f＝＝＝160N。13.如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．试问：（1）利用斜面搬运货物主要是为了。（2）货物在水平面上运动的速度为多少？（3）水平推力做功的功率为多少？（4）斜面的机械效率为多少？【答案】（1）利用斜面搬运货物主要是为了省力；（2）0.24m/s；（3）24W；（4）80%．【解析】（1）使用斜面可以省力；（2）货物在水平面上运动的距离为s=1.2m，所用时间为t=5s；在水平面上运动的速度为：v===0.24m/s；（3）水平推力做功的功率：P=Fv=100N×0.24m/s=24W；（4）在斜面上推力做的功：W总=F′s=500N×3m=1500J；做的有用功：W有=Gh=800N×1.5m=1200J；则斜面的效率：η=