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九年级物理填空题一般
题目
如图是《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的硬棒,支点为O1O_{1}、O2O_{2},AA端系一石块,BB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10kg10kg,轮轴质量为10kg10kg,空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在BB位置,O1AO_{1}A长为0.6m0.6m,O1O2O_{1}O_{2}长为1m1m,O2BO_{2}B长为0.8m0.8m,硬棒及绳索质量忽略不计.(g(g取10N/kg)10N/kg)

(1)(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______kgkg；若AA点系上质量为40kg40kg的石块,提水时为保证硬棒不翻转,桶中最多可装______kgkg的水.
(2)(2)若桶内水的质量为40kg40kg,人用时20s20s将桶匀速提升3m3m,此时辘沪提水的机械效率为50%50\%,则桶对水做的功为______JJ,人做功的功率为______WW.
知识点：控制变量法与探究性实验方案、轮轴及其他常见简单机械章节：第3章 能量的转化与守恒 / 3.4 简单机械

答案与解析

答案

解（1）以O1O_{1}为支点，AA点力的力臂最小，BB点力的力臂最大，此时杠杆AA点受力最大，
根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2}可得，
m石g⋅O1A=(m桶+m轮)g⋅O1Bm_{石}g\cdot O_{1}A=(m_{桶}+m_{轮})g\cdot O_{1}B，
即：m石×0.6m=(10kg+10kg)×(1m+0.8m)m_{石}\times 0.6m=\left(10kg+10kg\right)\times \left(1m+0.8m\right)，
解得，石块质量最多为：m石=60kgm_{石}=60kg；
以O2O_{2}为支点，BB点力的力臂最小，AA点力的力臂最大，此时杠杆BB点受力最大，
根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2}可得，
m石\’g⋅O2A=(m桶+m水+m轮)g⋅O2Bm_{石}\’g\cdot O_{2}A=(m_{桶}+m_{水}+m_{轮})g\cdot O_{2}B，
即：40kg×(1m+0.6m)=(10kg+m水+10kg)×0.8m40kg\times \left(1m+0.6m\right)=(10kg+m_{水}+10kg)\times 0.8m，
解得，水的质量最多为：m水=60kgm_{水}=60kg；
(2)(2)桶对水做的功：W有=Gh=mgh=40kg×10N/kg×3m=1200JW_{有}=Gh=mgh=40kg\times 10N/kg\times 3m=1200J，
人做的功：W总=W有η=1200J50%=2400JW_{总}=\frac{{W}_{有}}{η}=\frac{1200J}{50\%}=2400J，
人做功的功率：P=Wt=2400J20s=120WP=\frac{W}{t}=\frac{2400J}{20s}=120W。
故答案为：(1)60\left(1\right)60，6060，(2)1200\left(2\right)1200；120120。

解析

解（1）以O1O_{1}为支点，AA点力的力臂最小，BB点力的力臂最大，此时杠杆AA点受力最大，
根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2}可得，
m石g⋅O1A=(m桶+m轮)g⋅O1Bm_{石}g\cdot O_{1}A=(m_{桶}+m_{轮})g\cdot O_{1}B，
即：m石×0.6m=(10kg+10kg)×(1m+0.8m)m_{石}\times 0.6m=\left(10kg+10kg\right)\times \left(1m+0.8m\right)，
解得，石块质量最多为：m石=60kgm_{石}=60kg；
以O2O_{2}为支点，BB点力的力臂最小，AA点力的力臂最大，此时杠杆BB点受力最大，
根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2}可得，
m石\’g⋅O2A=(m桶+m水+m轮)g⋅O2Bm_{石}\’g\cdot O_{2}A=(m_{桶}+m_{水}+m_{轮})g\cdot O_{2}B，
即：40kg×(1m+0.6m)=(10kg+m水+10kg)×0.8m40kg\times \left(1m+0.6m\right)=(10kg+m_{水}+10kg)\times 0.8m，
解得，水的质量最多为：m水=60kgm_{水}=60kg；
(2)(2)桶对水做的功：W有=Gh=mgh=40kg×10N/kg×3m=1200JW_{有}=Gh=mgh=40kg\times 10N/kg\times 3m=1200J，
人做的功：W总=W有η=1200J50%=2400JW_{总}=\frac{{W}_{有}}{η}=\frac{1200J}{50\%}=2400J，
人做功的功率：P=Wt=2400J20s=120WP=\frac{W}{t}=\frac{2400J}{20s}=120W。
故答案为：(1)60\left(1\right)60，6060，(2)1200\left(2\right)1200；120120。

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