由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
专题21 机械效率
一．选择题（共8小题）
1．（2018•福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大
【分析】不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功与额外功之和； 机械效率是有用功与总功的比值。由此分析解答。
【解答】解：
AB、由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，故A、B错误；
CD、不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：η==，额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误、D正确。
故选：D。
2．（2018•自贡）如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，则提升重物的过粒中（ ）
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
A．做的总功是400J B．拉力F的功率是25W
C．绳子自由端被拉下1m D．滑轮组的机械效率是80%
【分析】（1）（3）已知拉力大小，由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2，则s=2h，求出拉力端移动距离，利用W=Fs可求总功；
（2）知道做功时间，利用P=求出拉力F的功率；
（4）已知物重和物体被提升高度，根据公式W=Gh可计算出有用功；利用效率公式η=求滑轮组的机械效率。
【解答】解：
AC、由图知，n=2，则绳子自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，故C错误；
拉力做的总功：W总=Fs=250N×2m=500J，故A错误；
B、拉力F的功率：P===50W，故B错误；
D、有用功：W有用=Gh=400N×1m=400J，
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%，故D正确。
故选：D。
3．（2018•东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做功快的机械，机械效率一定高
【分析】（1）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于100%；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（2）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快。
【解答】解：A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故A错误；
B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；
C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；
D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。
故选：C。
4．（2018•攀枝花）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【分析】①使用滑轮组时，手拉绳子自由端做的功是总功；总功与所用时间之比是拉力做功的功率；
②根据已知条件判断省力情况；利用公式η====比较滑轮组机械效率。
【解答】解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲=3h，s乙=4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总=F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2•4h，
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
已知时间相同，由公式P=知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、已知F1=F2，所以省力情况相同，故C错误；
甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲====，
乙滑轮组中有2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙=，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
5．（2018•宜昌）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高
B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高
【分析】（1）机械效率是有用功与总功的比值。
（2）增加物重，其他条件不变，有用功增多，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率升高；
（3）机械效率高的机械，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功越少，
（4）机械做功的快慢指功率，机械效率大小与功率大小没有关系。
【解答】解：A、机械效率是有用功与总功的比值，由于总功的多少不确定，所以无法判断有用功与总功比值的大小，即机械做的有用功越多，其机械效率不一定高，故A错误；
B、起重机提起的货物越重，所做的额外功基本不变，有用功在总功中所占的比重越大，所以它的机械效率越大，故B正确；
C、机械效率越高，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功越少，故C错误；
D、使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率没有关系，故D错误。
故选：B。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
6．（2018•广安）如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端
沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%
【分析】（1）利用W=Fs计算该过程拉力F做的功；利用W有=Gh求出有用功，利用W额=W总﹣W有求出额外功，然后利用W额=fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；
（2）利用P=求拉力做功功率；
（3）斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
（1）拉力F做的功：W总=Fs=150N×3m=450J；
有用功：W有用=Gh=500N×0.6m=300J，
额外功：W额=W总﹣W有用=450J﹣300J=150J，
由W额=fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：
f===50N，故A正确、C错；
（2）拉力的功率：P===75W，故B错；
（3）斜面的机械效率：
η==×100%≈66.7%，故D错。
故选：A。
7．（2018•深圳）如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）。下列说法错误的是（ ）
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
A．弹簧测力计的拉力是2.4N
B．物体上升的速度为0.05m/s
C．弹簧测力计拉力的功率为0.12W
D．滑轮组的机械效率约83.3%
【分析】（1）先确定弹簧测力计的分度值，再根据指针位置读数；
（2）利用速度公式求物体上升速度；
（3）由图知，n=3，重物上升h，则拉力端移动的距离s=3h，利用W总=Fs求出拉力做的功；利用P=求拉力做功功率；
（4）知道物体重，利用W=Gh求出有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A、由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，故A正确；
B、物体上升速度v===0.05m/s，故B正确；
C、由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h=3×0.1m=0.3m，
拉力做功W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J，
拉力做功的功率：
P===0.36W，故C错误；
D、有用功W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
滑轮组的机械效率：
η==×100%≈83.3%，故D正确。
故选：C。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
8．（2017•黑龙江）分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）
A．η组＜η动＜η定 B．η动＜η定＜η组 C．η定＜η动＜η组 D．η定＜η组＜η动
【分析】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
【解答】解：
匀速提升同一物体到同一高度处，由W有用=Gh可知，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
不计绳子质量和摩擦，所做的额外功：W额=G动h，
使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别为0、1、2，
使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功：W额定＜W额动＜W额组，
由W总=W有用+W额可知三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
由η=可知，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η组＜η动＜η定。
故选：A。
二．多选题（共3小题）
9．（2018•聊城）工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的总功为900J B．工人做的额外功为300J
C．工人做功的功率为60W D．此斜面的机械效率为75%
【分析】根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据P=可求功率；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
【解答】解：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
A、工人做的总功为：W总=Fs=400N×3m=1200J；故A错误；
B、做的有用功为：W有=Gh=mgh=60kg×10N/kg×1.5m=900J；
所做额外功为：W额=W总﹣W有=1200J﹣900J=300J；故B正确；
C、工人做功的功率为：P===80W；故C错误；
D、斜面的机械效率为：η==×100%=75%；故D正确；
故选：BD。
10．（2018•滨州）如图所示，重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为3m
B．有用功为400J
C．拉力F的功率为9W
D．物体与地面间的滑动摩擦力为72N
【分析】（1）知道物体移动速度和时间，利用s=vt求物体移动距离，由题知，n=3，拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍；
（2）利用W=Fs求拉力做的总功，利用机械效率公式计算有用功；
（3）利用功率公式求拉力做功功率；
（4）知道机械效率和拉力大小，利用η=求摩擦力f。
【解答】解：
A、由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离：s绳=3s物=3v物t=3×0.1m/s×10s=3m，故A正确；
B、拉力做功为：W总=Fs绳=30N×3m=90J，
有用功：W有=ηW总=80%×90J=72J，故B错误；
C、拉力做功的功率：P===9W，故C正确；
D、有用功W有=fs物，拉力做的总功W总=Fs绳，
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由η====得，物体与地面间的滑动摩擦力：
f=η×3F=80%×3×30N=72N，故D正确。
故选：ACD。
11．（2018•通辽）如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中（ ）
A．绳子自由端下降速度为0.3m/s
B．动滑轮的重力为100N
C．拉力F的功率是40W
D．滑轮组的机械效率是80%
【分析】（1）由图知，n=2，绳子自由端移动的距离s=2h，利用速度公式求其速度；
（2）不计绳重和摩擦，利用F=（G+G轮）求出动滑轮的重力；
（3）利用W=Fs求总功，再利用P=求拉力做功功率；
（4）利用W=Gh求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A、由图可知，n=2，绳子自由端移动的距离s=2h=2×1m=2m，
绳子自由端移动的速度v===0.2m/s，故A错；
B、不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G轮），则动滑轮重力：
G轮=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N；故B正确；
C、拉力做的总功：W总=Fs=250N×2m=500J，
拉力的功率：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
P===50W，故C错误；
D、有用功：W有用=Gh=400N×1m=400J，
滑轮组的机械效率：
η==×100%=80%，故D正确。
故选：BD。
三．填空题（共10小题）
12．（2018•临沂）小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 80 N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】不计绳重和摩擦，人拉绳子自由端的拉力F=（G+G动）；用同一个滑轮组提升物体时，物重越大，效率越高。
【解答】解：由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，
不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F=（G+G动）=（140N+20N）=80N；
使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。
故答案为：80；变大。
13．（2018•菏泽）使用同一个滑轮组提升物体，提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率 越高 （填“越高”、“越低”或“不变”）
【分析】
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
提升的物体质量越大（即提升物体的重力越大），在提升高度相同时，所做有用功越大；用同一个滑轮组提升物体，克服绳重、摩擦和动滑轮重力所做的额外功变化不大；根据有用功在总功中所占的比例可判断机械效率的变化情况。
【解答】解：
使用同一个滑轮组提升物体，提升的物体质量越大（即提升物体的重力越大），在提升高度相同时，所做有用功越大，而所做的额外功变化不大，则有用功在总功中所占的比例越大，即滑轮组的机械效率越高。
故答案为：越高。
14．（2018•岳阳）用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为 60% ；用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会 变大 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。
【分析】知道物体重和提升的高度，利用W=Gh求有用功，又知道总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率；用同一个滑轮组提升物体时，物重越大，效率越高。
【解答】解：
有用功：W有用=Gh=720N×10m=7200J；
已知所做的总功：W总=12000J；
则滑轮组的机械效率为：η==×100%=60%；
用该滑轮组提升更重的物体，在提升高度相同时，由于物重增大，则有用功增大，而额外功几乎不变，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。
故答案为：60%；变大。
15．（2018•云南）如图所示，用滑轮组把质量为80kg的物体匀速提升3m，若拉力F=500N，则滑轮组的机械效率为 80% ，若不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为 200 N。
【分析】
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（1）知道物体质量，利用G=mg求其重力，再利用W=Gh求拉力做的有用功；由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G动），据此求动滑轮重力。
【解答】解：
（1）物体的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，
做的有用功：W有用=Gh=800N×3m=2400J，
由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×3m=6m，
拉力做的总功：W总=Fs=500N×6m=3000J，
滑轮组的机械效率：
η==×100%=80%；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮重力：
G动=2F﹣G=2×500N﹣800N=200N。
故答案为：80%；200。
16．（2018•枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲 ＞ η乙；若FA=FB，则GA ＜ GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）
【分析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，根据η=×100%=×100%=×100%结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F=（G+G动）结合FA=FB得出提升物体的重力关系。
【解答】
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
解：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，
则滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%，
因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，
所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；
（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，
由F=（G+G动）可得，提升物体的重力：
G=nF﹣G动，
则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。
故答案为：＞；＜。
17．（2018•广州）小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。
（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η？ 不能 ，如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式 η=×100% （η用题目已知及补充的物理量符号表示）
（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为 0.4m/s 。
【分析】（1）根据η==可求出滑轮的机械效率，据此分析需要补充的物理量；
（2）根据速度公式v=求出A的速度。
【解答】解：
（1）根据η==可知，要求出滑轮的机械效率，补充的物理量为：摩擦力f；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
测量摩擦力时应水平匀速拉动木块，使木块做匀速直线运动，木块处于平衡状态，由二力平衡条件可知，滑动摩擦力等于拉力；
作用在动滑轮上有两段绳子，所以拉力F通过的距离为物体A移动距离的2倍，
滑轮的机械效率为：η====×100%；
（2）物体A的速度为：v===0.4m/s。
故答案为：（1）不能；η=×100%；（2）0.4m/s。
18．（2018•眉山）如图所示，一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时，记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G，如下表：
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.3
根据上表数据分析可知，绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F= 0.5G+0.3N ；当物体重力G=10N时，此滑轮组的机械效率η= 94.3% 。
【分析】由表格数据，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，由此解答；根据物体的重力求出拉力的大小，然后根据机械效率公式求出机械效率。
【解答】解：
由表格数据可知，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，
设F与G关系的表达式为F=kG+b，
由表格第一组数据，当G=1N，F=0.8N，
则：0.8N=k×1N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由表格第二组数据，当G=2N，F=1.3N，
则：1.3N=k×2N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
②﹣①可得k=0.5，
将k=0.5代入①解得b=0.3N，
所以拉力F与物体所受重力G的关系式：F=0.5G+0.3N；
当物体重力G=10N时，此时的拉力：F=0.5×10N+0.3N=5.3N；
由图可知，有两段绳子拉着动滑轮；
滑轮组的机械效率为：η=====≈94.3%。
故答案为：0.5G+0.3N；94.3%。
19．（2018•安徽）如图所示，当工人师傅用400N的拉力向下拉绳时，可使重680N的重物匀速上升，此过程中滑轮组的机械效率为 85% 。
【分析】已知拉力、物重，利用η=可计算滑轮组机械效率。
【解答】解：
由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数：n=2，
由η====得，滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=85%。
故答案为：85%。
20．（2018•安顺）工人借助如图所示的装置，在20s时间内将700N重的货物匀速提升了4m，已知他对绳子的拉力为500N．该过程中，工人所用装置的机械效率为 70% ，工人对绳子拉力的功率为 200 W。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
【分析】（1）根据图中滑轮组中线的绕法，有两段绳子承担总重，绳子自由端移动距离s=2h，利用滑轮组机械效率的公式η==计算出滑轮组的机械效率；
（2）已知绳子自由端被拉下的距离，根据公式W=Fs可求出拉力所做的功；根据P=计算出拉力的功率。
【解答】解：（1）由图可知n=2，则绳子自由端移动的距离s=2h=2×4m=8m，
工人所用装置的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=70%。
（2）拉力做的功：W=Fs=500N×8m=4000J，
拉力的功率：P===200W。
故答案为：70%，200。
21．（2018•德阳）如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是 60 %，物体所受摩擦力是 40 N．（取g=10N/kg）
【分析】①知道拉力大小，利用W=Fs求出总功，利用W=Gh求出有用功，利用效率公式求出斜面的机械效率。
②克服摩擦力做的功即为额外功，根据W=fs求出摩擦力的大小。
【解答】解：
（1）有用功：W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J；
拉力做的总功：W总=Fs=100N×2m=200J；
斜面的机械效率：η==×100%=60%；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（2）额外功：W额=W总﹣W有=200J﹣120J=80J，
由W额=fs可得，物体所受的摩擦力：
f===40N。
故答案为：60；40。
四．实验探究题（共7小题）
22．（2018•兰州）如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图。用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升至B位置，同时弹
簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升至B′位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示，请根据所做实验进行分析（g=10N/kg）；
（1）弹簧测力计的示数为 1.2 N：拉力F所做的功为 0.048 J。
（2）动滑轮的机械效率约为 83.3% 。（结果保留一位小数）
【分析】（1）由乙图根据测力计分度值读数；由甲图知，绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs求拉力F所做的功；
（2）由图甲知，物体A上升的高度，根据G=mg求物体的重力；
根据W有=Gh求做的有用功；根据η=×100%求动滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）由乙图知，测力计分度值为0.2N，示数为1.2N，由甲图知，绳子自由端移动的距离为：
s=8.50cm﹣4.50cm=4.00cm，拉力F所做的功为：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
W总=Fs=1.2N×0.04m=0.048J；
（2）由图甲知，物体A上升的高度h=2.00cm，物体的重力：
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，
做的有用功：
W有=Gh=2N×0.02m=0.04J，
动滑轮的机械效率约为：η==×100%≈83.3%。
故答案为：（1）1.2；0.048；（2）83.3%。
23．（2018•绵阳）某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：
（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
（ii）用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；
（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；
（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；
（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；
（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素
回答以下问题：
（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是 刻度尺 。
（2）滑轮组机械效率的计算公式是η= （用直接测得的物理量符号表示）。
（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有 ADE （填序号，可能不止一项正确）。
A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小
B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大
C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同
D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同
E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大
F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
【分析】（1）（2）滑轮组是用绳子把定滑轮和动滑轮组装而成的机械装置，根据滑轮组的机械效率公式η====分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式；
（3）滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力，以及摩擦力的大小有关，在有用功不变的情况下，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。
【解答】解：（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺；
（2）由滑轮组的图上可知，n=3
滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，
机械效率的表达式为η==；
（3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；
CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；
EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。
故选ADE。
故答案为：（1）刻度尺；（2）；（3）ADE。
24．（2018•德州）测量滑轮组的机械效率：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
步骤
如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置。
①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。
②分析表中数据可知：实验2是用图 乙 做的实验。
③实验序号3中的机械效率η= 80% 。
装置图
表格
实验序号
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
结论
通过比较 1、2 （填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 越低
问题讨论
实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数。你认为他的想法
不正确 （选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到 摩擦力 对滑轮组机械效率的影响。
【分析】（1）②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系，s=nh，求出实验1中绳子的有效段数分析；
求出实验2中绳子的有效段数分析；
③根据η==×100%求第3次实验的机械效率：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（2）根据控制变量法，要探究滑轮组的机械效率与物重的关系，需要控制绳子的段数相同，改变物体的重力，找出合适的次数；
比较实验2和3的相同条件和不同条件得出结论；
（3）在测力计静止时，不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑。
【解答】解：（1）②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系，s=nh，故实验1中绳子的有效段数：
n===3；
实验2中绳子的有效段数：
n===3；
由表格数据知：第1次实验物体的重力为4N，第2次物体的重力为8N，故第1次是用甲图做的实验，第2次是用乙图做的：
③第3次实验的机械效率：
η3===×100%=80%；
（2）根据控制变量法，要探究滑轮组的机械效率与物重的关系，需要控制绳子的段数相同，改变物体的重力，表格中1、2两次实验符合要求，可以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
比较实验2和3可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
（3）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，她的想法是不正确的，因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。
故答案为：②乙；③80%；1、2；越低；不正确；摩擦力。
25．（2018•钦州）下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告，
实验名称：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
（1）观察弹簧测力计的量程、零刻度线和 分度值 。
（2）如图1所示，测量物体G所受的重力为 4.6N 。
（3）如图2所示，实验过程中，拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值，用 刻度尺
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将数据填入表格。根据表格中的数据，可以知道他们选用的滑轮组是 乙 （选填甲”或“乙”）
（4）仅改变重物G上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据实验记录：
实验次数
物体重量G/N
物体上升高度h/cm
拉力F/N
弹簧测力计移机动的距离s/cm
机械效率η
1
5.00
1.80
15.00
85.2%
2
8.00
1.77
24.00
86.6%
3
10.00
1.75
30.00
87.6%
实验结论：滑轮组的机械效率与所提升物体的高度有关。
实验讨论与交流
①小明和小红的实验结论： 不科学 （选填“科学”或“不科学”），请说明你的理由 根据η=×100%，滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关 。
②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率，建议进一步探究：改变 提升物体的重力 ，重复实验（3）步骤，计算出机械效率进行比较分析。
【分析】（1）测力计使用前，要观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值；
（2）根据测力计分度值读数；
（3）测量长度的工具是刻度尺；根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系s=nh，根据绳n=求出绳子的有效段数分析回答；
（4）①滑轮组的机械效率η====，据此分析；
②为得出普遍性的结论要多测量。
【解答】解：（1）观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值。
（2）如图1所示，测力计分度值为0.2N，测量物体G所受的重力为4.6N；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（3）如图2所示，实验过程中，拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值，用刻度尺测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s；
根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系s=nh，绳子的有效段数n===﹣﹣﹣﹣==3，可以知道他们选用的滑轮组是乙；
（4）①滑轮组的机械效率：
η====，故滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关，由题意和表中数据，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力有关；小明和小红的实验结论不科学；
②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率，建议进一步探究：改变提升物体的重力，重复实验（3）步骤，计算出机械效率进行比较分析。
故答案为：（1）分度值；（2）4.6N；（3）刻度尺；乙；（4）①不科学；根据η=×100%，滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关；②提升物体的重力。
26．（2018•泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：
（1）物体提升的高度是 5.0 cm，拉力是 2 N，该滑轮组的机械效率η= 75% ；
（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（1）读出BB'之间的距离，根据滑轮组的特点求出物体上升的高度；根据测力计的分度值读出测力计示数；知道物体重力和物体升高的距离，求出绳子自由端移动的距离，读出弹簧测力计的示数；根据η=求出机械效率。
（2）根据额外功的变化判定机械效率的变化。
【解答】解：（1）测力计B位置匀速提升到B'位置，测力计上升的高度为：s=15.0cm；由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，则物体上的高度为：h=s=×15.0cm=5.0cm；
由图可知，测力计的示数为2N；
该动滑轮的机械效率：η====75%；
（3）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，此时有用功不变，克服动滑轮重力所做的额外功变大，故机械效率变小。
故答案为：（1）5.0； 2；75%；（2）变小。
27．（2018•黔南州）如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F．请你根据这个同学做的实验完成下列问题：
（1）准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是 天平 ；
（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是 10.0 cm。
（3）若弹簧测力计的读数为1.2N，则这个动滑轮的机械效率是 83.3% ，拉力F做功的功率是 0.12 W。
【分析】（1）实验中不需要测出钩码的质量；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
（2）根据刻度尺的分度值读数；
（3）读出测力计移动的距离，根据机械效率公式求出效率，根据功率公式求出功率。
【解答】解：（1）实验中不需要测出钩码的质量，故多余的器材是天平；
（2）由图可知，刻度尺的分度值是1cm，则钩码上升的距离为10.0cm；
（3）弹簧测力计从25cm开始上升，上升到45cm处，绳子末端移动的距离s=20.0cm=0.2m；
拉力做的功即总功为：W总=FS=1.2N×0.2m=0.24J；
有用功为：W有=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×0.1m=0.2J；
机械效率为：η===83.3%；
拉力F做功的功率是：P===0.12W。
故答案为：（1）天平；（2）10.0；（3）83.3%；0.12。
28．（2018•襄阳）某同学“测量滑轮组的机械效率”的实验装置如图所示。
实验时把更72N的物体吊在滑轮上，向上缓慢拉动弹簧测力计，测出物体上升高度和绳端移动距离分别为0．lm和0.3m。图小弹簧测力计示数为 3 N，滑轮组机械效率为 80 %．如果用此滑轮组提升另一重为10N的物体，它的机械效率 变大 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】根据弹簧测力计的分度值读数；
根据η=×100%=×100%求出机械效率；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%，据此进行解答。
【解答】解：由图可知，测力计的分度值为0.5N，示数为3N；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
滑轮组机械效率为：η=×100%=×100%=×100%=80%；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%，第一次提升物体的重力为7.2N，如果用该滑轮组提升10N的物体，物体的重力变大，滑轮组的机械效率变大。
故答案为：3；80；变大。
五．计算题（共6小题）
29．（2018•北京）如图是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：
（1）有用功W有；
（2）拉力F的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η。
【分析】（1）利用W=Gh求有用功；
（2）知道拉力做的总功，利用P=求拉力做功功率；
（3）动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
（1）有用功：
W有=Gh=450N×10m=4500J；
（2）已知拉力F做的功为5000J，即W总=5000J，
拉力做功的功率：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
P===100W；
（3）动滑轮的机械效率：
η==×100%=90%。
答：（1）有用功为4500J；
（2）拉力F的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为90%。
30．（2018•德阳）如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B，已知两物体重GA=1.75GB
当对A施以竖直向上的拉力FA=1500N时，物体A静止，受到地面支持力是NA
当对B施以竖直向上的拉力FB=1000N时，物体B静止，受到地面支持力是NB；且NA=2NB
求：（1）物体A的重力GA和地面支持力NA大小；
（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F=625N的拉力时，物体B恰好以速度v被匀速提升，已知此时拉力F功率为500W，滑轮组机械效率力80%，不计各种摩擦和绳子质量，物体B的速度v为多少？
【分析】（1）对A、B进行受力分析，FA+NA=GA，FB+NB=GB，已知两物体重GA=1.75GB，且NA=2NB，列式可解；
（2）知道提升重物B时滑轮组的机械效率和绳子自由端的拉力，可利用公式η==
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
=计算出吊着物体的绳子的段数。
知道拉力F的大小和拉力F做功的功率，可利用公式P=FV计算出绳子自由端运动的速度，从而可以计算出物体B匀速上升的速度v。
【解答】解：
（1）当对A施以竖直向上的拉力FA=1500N时，物体A静止，受到地面支持力是NA；
对A，由力的平衡条件可得：FA+NA=GA，即：1500N+NA=GA ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
已知两物体重GA=1.75GB，且NA=2NB，
所以①式可写为：1500N+2NB=1.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
当对B施以竖直向上的拉力FB=1000N时，物体B静止，受到地面支持力是NB；
对B，由力的平衡条件可得：FB+NB=GB，即：1000N+NB=GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
②﹣③得，500N+NB=0.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
③﹣④得，500N=0.25GB，解得GB=2000N，
代入解得：NB=1000N，GA=3500N；NA=2000N；
（2）已知绳子自由端的拉力F=625N，η=80%，物体B重为2000N，设承担物重的绳子段数为n，
则η=====80%，
解得：n=4。
又因为拉力F做功的功率P=500W，
由P=Fv得，绳子自由端运动的速度为：
v绳===0.8m/s，
则物体B匀速上升的速度为：v=v绳=×0.8m/s=0.2m/s。
答：（1）物体A的重力GA是3500N；地面支持力NA大小是2000N；
（2）物体B的速度v为0.2m/s。
31．（2018•玉林）如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀速拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49m/s，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物=7.6×103kg/m3，g取10N/kg，ρ海水取1.0×
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
103kg/m3）。求：
（1）物体浸没在海水中受到的浮力；
（2）物体在海底时的深度；
（3）物体在海底时受到海水的压强；
（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）
【分析】（1）物体排开海水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理求浸没在海水中受到的浮力；
（2）由图知，n=5，物体升高速度等于绳子自由端移动速度的，利用速度公式求物体在海底时的深度；
（3）利用p=ρgh求物体在海底时受到海水的压强；
（4）利用G=mg=ρgV求物体重力；设物体在水中电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，P1=F1v1；物体在离开水面后电动机的功率为P2，钢丝绳自由端的拉力为F2，P2=F2v2；而物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%，据此求F1、F2的大小关系；
由图知，n=5，不计绳重和摩擦，拉力F1=（G﹣F浮+G轮），F2=（G+G轮），进一步求出动滑轮重力，物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率η==。
【解答】解：
（1）物体浸没在海水中时，排开海水的体积：V排=V=0.1m3，
则物体浸没在海水中受到的浮力；
F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N；
（2）由图知，n=5，物体升高的速度：
v物=v=×0.5m/s=0.1m/s，
由题意可得，物体在海底时的深度：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
h=v物t=0.1m/s×5×60s=30m；
（3）物体在海底时受到海水的压强：
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa；
（4）物体重力：
G=mg=ρ物gV=7.6×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=7600N，
设物体在水中时电动机的功率为P1，钢丝绳自由端的拉力为F1，绳自由端的速度v1=0.5m/s，
则P1=F1v1=F1×0.5m/s；
物体在离开水面后电动机的功率为P2，钢丝绳自由端的拉力为F2，绳自由端的速度v2=0.49m/s，
则P2=F2v2=F2×0.49m/s；
由题知，物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%，
即：P2=P1（1+12%），
代入数据可得：F2×0.49m/s=F1×0.5m/s（1+12%），
解得：F2=F1，
由图知，n=5，不计绳重和摩擦，两次的拉力分别为：
F1=（G﹣F浮+G轮），F2=（G+G轮），
可得：
（G+G轮）=×（G﹣F浮+G轮），
解得：G轮=8F浮﹣G=8×1000N﹣7600N=400N，
物体在海面下匀速上升过程中，动滑轮对物体的拉力G﹣F浮 所做的功为有用功，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做功为额外功，
此过程中该滑轮组的机械效率：
η===×100%≈94.3%。
答：（1）物体浸没在海水中受到的浮力为1000N；
（2）物体在海底时的深度为30m；
（3）物体在海底时受到海水的压强为3×105Pa；
（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率为94.3%。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
32．（2018•青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
【分析】由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3，由s=nh求出货物提升的高度h，利用W有用=Gh求有用功；已知额外功，根据W总=W有用+W额计算总功；最后根据公式η=求滑轮组的机械效率。
【解答】解：由图知，n=3，
由s=nh可得，货物提升的高度：
h===2m，
则所做的有用功：
W有用=Gh=600N×2m=1200J；
拉力所做的总功：
W总=W有用+W额=1200J+300J=1500J；
则滑轮组的机械效率：
η==×100%=80%。
答：滑轮组的机械效率为80%。
33．（2018•桂林）小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是多大？
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1m
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？
（3）当物体与地面的摩擦力为1500N时，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。
【分析】（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率；
（2）当f1=100N时，η1=50%，通过滑轮组拉动水平面上的物体，有用功W有用=fs；由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，额外功W额外=G动s，总功等于有用功加上额外功，滑轮组的机械效率η1===，据此求动滑轮重；
当η2=75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，机械效率η2===，据此求此时摩擦力；滑轮组的有用功率P有=f2v；
（3）不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，拉力F=（f+G动），和小熊的重力大小比较得出能否用此滑轮组拉动物体。
【解答】解：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是50%；
（2）当f1=100N时，η1=50%，
通过滑轮组拉动水平面上的物体，则有用功：W有用1=f1s，
由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功：W额外=G动s，
则总功：W总1=W有用1+W额外=f1s+G动s，
所以，η1=====50%，
解得动滑轮重：G动=100N；
当η2=75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，此时滑轮组的机械效率：
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
η2=====75%，
解得此时的摩擦力：f2=300N；
则滑轮组的有用功率：
P有===f2v=300N×0.1m/s=30W；
（3）由图可知，n=3，
不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当f3=1500N时，拉动物体需要的拉力：
F3=（f3+G动）=（1500N+100N）≈533N，
小熊的重力为500N，根据力的作用是相互的，所以小熊给绳子的最大拉力等于其重力为500N，小于533N，故不能用此滑轮组拉动物体。
答：（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是50%；
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是30W；
（3）当物体与地面的摩擦力为1500N时，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，不能用此滑轮组拉动物体。
34．（2018•南充）如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）
（1）求工人放绳的速度。
（2）求滑轮组的效率η1
（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
【分析】（1）根据v=算出物体的速度，根据绳子段数算出工人放绳的速度；
（2）根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功；根据η=×100%算出机械效率；
（3）根据入水前的拉力和物体的重力，根据F=（G动+G）算出动滑轮重力；根据η1：η2=4：3算出物体完全浸没水中后滑轮的机械效率η2
根据η=×100%表示出对物体的拉力；根据G=mg算出人的重力，对人受力分析得出人对地面的压力。
【解答】解：
（1）物体下降速度为：v===1m/s；
因为有4段绳子，所以绳子上升的速度为：v绳=4v物=4×1m/s=4m/s；
（2）因为有4段绳子，所以绳子运动距离s=4h=4×3m=12m；
放绳子的有用功：W有用=Gh=160N×3m=480J；
放绳子的总功：W总=Fs=50N×12m=600J；
滑轮组的效率：η1=×100%=×100%=80%；
（3）物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，
由F=（G动+G）可得，动滑轮重力：G动=4F﹣G=4×50N﹣160N=40N；
已知η1：η2=4：3，
则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为：η2=η1=×80%=60%；
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，
则此时滑轮组的机械效率：η2====60%，
解得F拉物=60N；
完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，
由力的平衡条件可得：4F绳=F拉物+G动，
则人对绳子的拉力：F绳=（F拉物+G动）=（60N+40N）=25N，
因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；
人的重力为：G人=m人g=50kg×10N/kg=500N，
对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，
则人受到竖直向上的支持力：F支=G人+F绳=500N+25N=525N。
因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N。
答：（1）工人放绳的速度为4m/s。
（2）滑轮组的效率η1为80%；
（3）求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。
由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费
微信/支付宝扫码支付