【北师大版】9.5探究——使用机械是否省功 初中物理八年级下册 同步课时练（含解析）

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9.5探究——使用机械是否省功同步练习
北师大版初中物理八年级下册
注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷 ( http: / / www.21cnjy.com )为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
1. 关于功率的概念，下列说法中正确的是
A. 功率是描述力对物体做功多少 ( http: / / www.21cnjy.com )的物理量
B. 由可知，功率与时间成反比
C. 功率大的机器比功率小的机器做的功多
D. 某个力对物体做功越快，它的功率就越大21教育网
2. 关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是
A. 物体受到的力越大，力对物体做功就越多
( http: / / www.21cnjy.com )B. 将掉在地上的物理课本捡到桌面上，需要做约的功
C. 使用机械效率越高的机械，完成一定量的功就越快
D. 完成一定量的功越快的机械，功率就越大
3. 工人把一块长的木板搭在高尾上衔接部分忽略不计，并把重的木箱从木板底端匀速推到车厢，如图所示，工人所施加的沿斜面的推力为。则下列说法不正确的是
A. 工人做的有用功为 B. 木箱与木板间的摩擦力为
C. 使用斜面的目的是为了省力 D. 斜面的机械效率为
4. 如图所示，有一斜面长为现用力沿斜面把重为的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为，则下列关于斜面机械效率的表达式正确的是
A. B. C. D.
5. 工人师傅要将重为的木箱拉到高的车厢里，他将一块长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用的拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，则下列说法中：工人所做的有用功为，工人所做的总功为，斜面的机械效率为，物体和斜面之间的摩擦力为【来源：21cnj*y.co*m】
A. 只有正确 B. 只有正确 C. 只有正确 D. 只有正确
6. 如图所示，将同一个物体分别沿 ( http: / / www.21cnjy.com )无摩擦的斜面、匀速从、拉到点，所用拉力为和，拉力做的功分别为和，则下述判断正确的是
A. B. ，
C. ， D. ，
7. 如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀，重 ( http: / / www.21cnjy.com )为的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在杠杆的、两处，每次用竖直向上的力让重物匀速上升相同的高度，下列说法正确的是【出处：21教育名师】
A. 重物挂在的有用功多
B. 重物挂在点时拉力做的总功多
C. 重物挂在点时杠杆的机械效率高
D. 重物挂在点时杠杆的机械效率高
8. 下列关于力、功、功率和机械效率的说法正确的是
A. 力是物体对物体的作用，相互接触的两个 ( http: / / www.21cnjy.com )物体间一定有弹力的作用
B. 作用在物体上的力越大，力对物体做的功就一定越多
C. 功率越大的机械，做功一定越快
D. 效率高的机械，做的有用功一定多
9. 如图所示的是某提升重物的装置，用拉力匀速提升重物，不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是
A. 拉力的大小等于物体 ( http: / / www.21cnjy.com )重力的二分之一
B. 绳端移动的距离是物体上升高度的二倍
C. 该装置提升重物做功的机械效率为
D. 增加提升物体的重量，可以增大机械效率
10. 关于功和机械能，下列说法正确的是
A. 功率大的机器比功率小的机器做功多
( http: / / www.21cnjy.com )B. 使用省力的机械，可以提高做功的功率
C. 有力对物体做功时，机械能不一定会发生变化
D. 功率大的机器，机械效率高
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
11. 一个斜面高为，长为，现把重为的物体沿斜面匀速向上移动到斜面的顶端拉力大小为，这个过程所做的有用功______；该斜面的机械效率是______；物体受到斜面的滑动摩擦力的大小为______。答案用题中的字母表示
12. 我们可以用两种方法来判断物 ( http: / / www.21cnjy.com )体做功的快慢．图中表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，它所用的判断方法是；做功时间相同，比较做功多少．另一种的判断方法是：______ 相同，比较______ ．21世纪教育网版权所有
13. 如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长 ( http: / / www.21cnjy.com )的杠杆，使重为的物体缓慢升高，拉力大小为，拉力移动的距离为则杠杆对物体做的功为________，机械效率为________，若将重物的悬挂点向右移动到点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________选填“变大”、“变小”或“不变”不考虑摩擦．
14. 如图所示，斜面长建筑工人将重的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力忽略绳子重力．求：该过程拉力做的功为________，该装置的机械效率________；货物箱在斜面上受的摩擦力大小________．
三、作图题（本大题共1小题，共2.0分）
15. 如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
16. 创新实验小组的同学在“探究斜面 ( http: / / www.21cnjy.com )机械效率的大小与什么因素有关”的实验中，实验装置如图所示，斜面木板长。小组同学做了如下猜想：
猜想一：斜面机械效率的大小与斜面的表面材料有关；
猜想二：斜面机械效率的大小与斜面的倾斜程度有关；
猜想三：斜面机械效率的大小与实验物体的重有关。
为了验证上述猜想，选用的物块材料及其表面粗糙程度相同，沿斜面拉力的作用下，使物块在斜面上做______运动，实验中相关的记录如表。
实验序号
斜面倾角
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重
沿斜面拉力
斜面高
斜面效率
通过分析序号为、、三次实验数据，得出的结论是：在其他条件相同时，______。
通过分析序号为______两次实验数据，可得出结论：在其他条件相同时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。
分析实验数据，可得出猜想三是______选填“正确”或“错误”的。
爱思考的小梦同学，通过认真分析实验数据；还得出斜面可以省力，斜面的倾斜程度越小，斜面越省力。请你分析实验数据说明斜面的省力情况是否与拉升物体的重有关，写出你的分析过程。______。21·cn·jy·com
17. 如图所示，某实验小组的同学在探究“斜面的机械效率”时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。www.21-cn-jy.com
实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力 斜面高度 拉力 斜面长度 机械效率
较缓
较陡
最陡
分析表中的数据可得出：在其 ( http: / / www.21cnjy.com )他条件一定时，斜面越平缓越______选填“省”或“费”力；
该小组又进行了第次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是和，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为，他们测得这种情况下斜面的机械效率为______；把第次与第次的测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越______选填“高”或“低”。
五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
18. 如图是利用电子秤监控水库水位的模拟装置，由长方体和、滑轮组、轻质杠杠、电子秤等组成。杠杠始终在水平位置平衡。已知：：，的体积为，重为，重为，动滑轮重，不计绳重与摩擦。求：
( http: / / www.21cnjy.com ) 2·1·c·n·j·y
的密度；
单独使用该滑轮组在空气中匀速提升时的机械效率；
水位上涨到的上表面时，受到的浮力；
水位上涨过程中，电子秤所受的最大压力。
19. 暑假里，小明家装修新房，要将一箱重的瓷砖送到高的阳台上．如图所示，他在地面与阳台间放置一长的斜木板．他用方向沿斜面向上，大小为的拉力将这箱瓷砖从木板底端以的速度匀速拉上阳台．取．【来源：21·世纪·教育·网】
( http: / / www.21cnjy.com )
求拉力做功的功率．
求此过程中斜面的机械效率
这箱瓷砖在斜木板上被匀速向上拉动时，受到的摩擦力多大？
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】
【分析】
功率是单位时间 ( http: / / www.21cnjy.com )内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；
机械效率是有用功与总功的比值；
功的两个必要条件：一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。
本题是直接考查功、功率和机械效率的定义和公式，比较简单。
【解答】
A、有力作用在物体上，但在力的方向上不一定移动了距离，则力不一定做功；力越大，力对物体做功也不一定多，还要看在力的方向上移动的距离，故A错误；
B、一本物理课本的质量约为，课桌高度约为，将掉在地上的物理课本捡到桌面上，需要做功，故B错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值，与做功快慢无关，所以使用机械效率越高的机械，完成一定量的功不一定越快，故C错误；
D、功率等于单位时间内做功的多少，是表示做功快慢的物理量，所以完成一定量的功越快的机械，功率就越大，故D正确；
故选：。 21·世纪*教育网
3.【答案】
【解析】解：
A、工人做的 ( http: / / www.21cnjy.com )有用功：
，故A正确；
B、推力做的总功：
，
因为，
所以推力做的额外功：
，
由得摩擦力：
，故B错误；
C、使用斜面的目的是为了省力，但要费距离，故C正确。
D、斜面的机械效率：
，故D正确；
故选：。
利用求工人做的有用功；
利用求推力做的总功，根据求推力做的额外功，再利用求木箱与木板间的摩擦力；
使用斜面的目的是为了省力，省力但费距离；
斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
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4.【答案】
【解析】解：
斜面的高为，物体的重力为，有用功为：，
斜面长为，拉力为，总功为：，
使用斜面的机械效率为：，
而物体与斜面的摩擦力为，额外功为：，
则总功为：，
机械效率也可以表达为：
或：，故D正确；
选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错；
选项中，是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错；
选项中，分母是总功与额外功之和，则该比值不是机械效率，故C错。
故选：。
斜面是用来提升物体的，将物体从底端匀速拉到顶端时做的有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，即；总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积，即；斜面的机械效率等于有用功与总功之比。使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功，总功等于有用功和额外功之和，据此进行分析和判断即可。
此题考查有关斜面机械效率的计算，容易出错的是摩擦力的计算，我们要知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功，关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和。
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5.【答案】
【解析】
【分析】
箱的重力和斜面的高度，根据求出克服重力做的有用功；
已知拉力与斜面长，利用计算总功；
知道有用功和总功，根据机械效率公式求出机械效率。
总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据求出物体所受斜面的摩擦力。
本题考查了做功公式和机械效率公式、重力公式的应用，明确有用功和额外功以及总功是关键。
【解答】
解：工人对木箱做的有用功：；
拉力做的总功：。
斜面的机械效率：。
克服摩擦力所做的额外功：
，
由可得，物体所受斜面的摩擦力：
。
综上所述，只有正确，故C正确，ABD错误。 【版权所有：21教育】
6.【答案】
【解析】解：光滑说明摩擦力为，即使用光滑的斜面没有额外功，
把同一物体沿斜面和分别拉到顶端时，相同，由可知两次做的功相同，即。
从图可知，，
而，
，即。
故选：。
斜面光滑说明摩擦力为，即使用光滑的斜面没有额外功。无论是沿斜面还是匀速拉同一物体，由于其高度相同，由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，从而可以判断出两次做的功和的大小关系。
知道斜面长的大小关系，利用比较拉力关系。
本题考查斜面的省力情况，物体做功大小的判断，关键是知道接触面光滑，摩擦力为，使用任何机械都不省功。也可以利用斜面倾斜角度越大，越费力，来判断两次拉力的大小关系。
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7.【答案】
【解析】
【分析】
知道重物重力和重物上升的距离，根据求出有用功。
由于拉力总是竖直向上的，重物挂在杠杆的、两处，所以动力臂不变，阻力臂变大，知道利用杠杆所做的额外功就是克服杠杆的重力而做的功，则根据杠杆的重力和杠杆中点上升的距离，根据求出额外功；求出总功；根据机械效率公式求出机械效率。
对于已知机械效率或要求机械效率的问题，想法求出有用功、总功，本题关键是判断出在、两处提升重物，上升同样的高度时，杠杆的重心上升的高度的关系。
【解答】
解：利用杠杆提升重物时，有用功，
在、两处提升的是同一个重物，上升同样的高度，所以在、两处人做的有用功相同，故A选项错误。
由下图可知：在、两处提升重物，重物上升同样的高度时，而杠杆的重心上升的高度，
( http: / / www.21cnjy.com )
额外功，
则，
在、两处人做的有用功相同，而，
所以，故B错误；
由，可知故C选项错误，选项正确。
8.【答案】
【解析】解：、相互接触的物体如果不发 ( http: / / www.21cnjy.com )生弹性形变，也不会产生弹力。所以A错误；
B、若力的方向与通过的距离垂直，则没有做功，故B错误；
C、物体单位时间内做的功叫功率，它是反映做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故C正确；
D、机械效率是反映机械性能优劣的重要标志之一，机械效率高，表明使用该机械做功时，有用功在总功中所占的比例高，机械性能好，它并不能反映机械做的有用功一定多，故D错误。
故选：。
要掌握弹力的概念：物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力；
根据做功的两个条件分析：物体受到力，并且在该力的方向通过距离；
功率是表示物体做功的快慢的物理量；
机械效率是有用功与总功的比值。
此题考查的是我们对机械效率、功、功率等概念物理意义的理解和应用，是基本规律的考查，深入、正确理解基本概念，是正确解答的前提。
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9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查定滑轮相关量的计 ( http: / / www.21cnjy.com )算，难度较小。
【解答】
由图知，两个都是定滑轮，
A.若不计绳重和摩擦，所以拉力的大小等于物体重力，故A错误；
B.绳端移动的距离等于物体上升高度，故B错误；
不计绳重和摩擦，该装置的机械效率：
，增加提升物体的重量，机械效率仍为，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】解：
A.由公式看出，物体做功的多少等于功率与做功时间的乘积，功率大，做功时间不确定，做功多少不能确定。故A项说法错误；
B.功率与做功的大小和做功的时间有关，但与是否使用省力的机械无关，故B项说法错误；
C.有力对物体做功，物体的机械能不一定会发生变化，如水平匀速拉动物体，虽然拉力做了功，但物体的动能和势能不变，机械能不变；故C项说法正确；
D.有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与功率的大小无关，故D项说法错误。
故选：。
物体做功多少与功率和做功时间有关；
功率表示物体做功快慢的物理量；机械效率是与的比值，是个百分数，二者间没有必然联系；
力对物体做功，物体的机械能不一定改变，如给轮胎打气时，对打气筒做功，打气筒发热，即打气筒的内能增加，机械能不变；而机械能等于动能、重力势能和弹性势能的和；
单位时间内所做的功叫做功率；物理学中，把有用功与总功的比值，叫做机械效率。
此题主要考查学生对于力学中的功、功率和机械效率的理解和掌握，熟悉各概念是解题关键。
11.【答案】
【解析】解：使用斜面的目的 ( http: / / www.21cnjy.com )是提升重物，因此克服物体重力所做的功为有用功，即；
拉力所做的功为总功，即；
该斜面的机械效率：；
额外功：；
使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面间的摩擦力做的功，即，
所以摩擦力：。
故答案为：；；。
利用求出有用功，利用求出拉力所做的功，即总功，即，利用求出斜面的机械效率；根据求出额外功，最后利用可推出摩擦力的表达式。
此题考查的是斜面机械效率的计算、拉力与摩擦力的计算，关键要知道求解总功、有用功和额外功的种方法：一是根据使用目的来求解，二是根据总功、有用功和额外功之间的关系来求解，三是根据机械效率的定义式求解；本题对数学推导能力有较高的要求，难度较大。
12.【答案】做功；做功时间
【解析】解：判断做功快慢 ( http: / / www.21cnjy.com )有两种方法：
做相同的功，比较做功时间的长短．在相同的时间内，比较做功的多少．
故答案为：做功；做功时间．
物体做功快慢用物理量功率表示，．
判断功率的大小有两种方法：
做相同的功，比较做功时间的长短，做功用时越长，功率越小，即做功越慢；
在相同的时间内，比较做功的多少，做功越多，功率越大，即做功越快．
正确掌握功率的定义、公式、计算．判断物体的做功快慢采取控制变量法．
13.【答案】；；变大
【解析】
【分析】
本题考查了功的计 ( http: / / www.21cnjy.com )算以及机械效率，在判断杠杆的机械效率的大小变化时，利用杠杆平衡条件得出动力的大小变化是关键。
已知物体重力的大小和杠杆升高的距离，根据公式可求杠杆对物体做的功；
有用功和总功的比值就是机械效率。根据得出有用功的大小，已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式可求拉力所做的总功；根据杠杆平衡条件得出动力的大小变化，进而得出总功的大小变化，再利用效率公式分析解答。
【解答】
重为的物体缓慢升高，杠杆对物体做的功为：
；
拉力所做的总功：
，
杠杆的机械效率为：；
杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且；
设杠杆重心升高的距离为，所以，，不变，不变，不变，
钩码从点到点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离变小，克服杠杆重力所做的额外功变小；
则变小，所以也变小；根据可知，总功变小，有用功不变，所以变大。
14.【答案】；；
【解析】
【分析】
此题考查功、机械效 ( http: / / www.21cnjy.com )率和摩擦力大小的计算，关键是各种公式的，题目难度适中，适合学生训练，是一道好题。
利用计算该过程拉力做的功；
利用求出有用功，再利用计算该装置的机械效率；
利用求出额外功，然后利用计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
【解答】
解：该过程拉力做的功：；
有用功：，
该装置的机械效率：；
额外功：，
由可得，货物箱在斜面上受的摩擦力大小：。
故答案为：；；。
15.【答案】解：由题意可知，推力把箱子推动到斜面的顶部，所以推力所做的功是总功；
推力的大小为，推力作用在手与物体接触的地方，推力的方向是沿斜面向上，如图所示：
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】推力推动物体，则推力所 ( http: / / www.21cnjy.com )做的功为总功；力的示意图是用一个带箭头的线段把力的大小、方向、作用点三个要素表示出来，线段的长短表示力的大小、箭头表示力的方向、线段起点或终点表示力的作用点。
正确确定推力的作用点及方向是本题的解题关键所在，会用力的示意图正确表示力的三要素。
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16.【答案】匀速直线 斜面倾角越大 ( http: / / www.21cnjy.com )，斜面的机械效率越高 、 错误 我们要保证其他条件都相同，只改变物体的物重，从而读出拉力的大小，进而比较是否有关
【解析】解：中要保证物体在斜面做匀速直线运动。
通过分析序号为、、三次实验数据，运用的是控制变量法，其他条件都相同只有倾斜角度不一样，从而机械效率不一样，所以得到结论：斜面倾角越大，斜面的机械效率越高。
要想得到“在其他条件相同时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低”的结论，我们需要保证其他条件相同，斜面粗糙程度不同，通过观察表格的数据我们可以选择、两次实验。
猜想三：斜面机械效率的大小与实验物体的重有关。观察表格可以看到其他条件相同时，物重改变机械效率并没有发生变化，所以说猜想三是错误的。
要想探究斜面的省力情况是否与拉升物体的重有关，我们要保证其他条件都相同，只改变物体的物重，从而读出拉力的大小，进而比较是否有关。
故答案为：匀速直线；斜面倾角越大，斜面的机械效率越高；、；错误；我们要保证其他条件都相同，只改变物体的物重，从而读出拉力的大小，进而比较是否有关。
在“探究斜面机械效率的大小与什么因素有关”实验中，我们应该保证物体在斜面做匀速直线运动，而且还要运用控制变量法进行实验。
本题主要考查我们对实验的步骤、实验注意事项以及实验方法的运用，有一定的难度，一定要注意探究影响因素的实验中我们要运动控制变量法。
17.【答案】省；
；低
【解析】
【分析】
知道功的计算公式、效率公 ( http: / / www.21cnjy.com )式，认真分析实验数据即可正确解题，解题时注意控制变量法的应用。
根据表中实验数据分析答题。
由功的公式求出有用功与总功，然后由效率公式求出斜面的机械效率；根据实验控制的变量分析答题。
【解答】
由表中实验数据可知，在其他条件一定时，斜面越缓越省力；
第次实验的有用功为：，
总功为：，
机械效率为：；
由表中实验数据可知，第次实验时斜面高和长分别是和，第与第次实验时，物体重力、斜面高度与长度相同而斜面的粗糙程度不同，斜面的机械效率不同，
由这两次实验可知，在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。
18.【答案】解：长方体的质量，根据可得：
，
长方体的密度；
单独使用该滑轮组在空气中匀速提升时，，根据可得：
机械效率；
当水位上涨到的上表面时，因为浸没水中，所以，
根据可得：
受到的浮力：；
水位上涨过程中，因要求电子秤所受的最大压力，即浸没水中，受到的浮力最大，
，根据力的平衡有：，
，
根据相互作用力大小相等可知，对端拉力与对物体拉力大小相等，
所以作用在杠杆端的力，因杠杆始终在水平位置平衡，为支点，
根据可得：

解得：
对物体受力平衡，所以电子秤受到物体对它的最大压力：
。
答：的密度为；
单独使用该滑轮组在空气中匀速提升时的，机械效率为；
当水位上涨到的上表面时，物体浸没在水后所受浮力的大小为；
水库中的水刚好浸没物体时，物体对电子秤最大的压力是。
【解析】本题为力学综合题，考查了浮力的计算、机械效率的计算、杠杆平衡条件的应用，难点在第四问，注意滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，要准确判断出提升重物的拉力。
根据计算长方体的质量，再根据计算长方体的密度；
单独使用该滑轮组在空气中匀速提升时，，根据可求得机械效率；
已知物块的体积物块的顶部刚没入水面时排开水的体积，利用阿基米德原理求物块所受的浮力；
对滑轮组进行受力分析，求出作用在端的力，再利用杠杆平衡的条件求出端的作用力，电子秤受到的压力等于重力和拉力的合力。
2-1-c-n-j-y
19.【答案】解：由题知，，，
拉力做功的功率：
；
木块匀速上滑过程中，总功为，有用功为，额外功为，
因为，
所以，
所以；
答：求拉力做功的功率为；
此过程中斜面的机械效率为；
这箱瓷砖在斜木板上被匀速向上拉动时，受到的摩擦力为；
【解析】本题考查了功率、功的计算、摩擦力的计算以及密度的计算，注意摩擦力通过额外功来计算，这是该题的难点。
已知拉力和拉力的速度，根据公式求出拉力做功的功率；
根据可得，代入数据即可求出这箱瓷砖在斜木板上被匀速向上拉动时受到的摩擦力大小；
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