滑轮的机械效率
一、单选题
1.如图所示的每个滑轮质量相同，用它们提起同一重物，机械效率最高的是（ ）
A.B.C.D.
2.用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N。则（ ）
A.手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙
B.手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
C.手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
D.手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
3.如图甲所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为15N，不计绳重．工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中，水泥桶上升的速度为0.1m/s，工人拉力所做功与时间关系如图乙所示．因此可知（ ）
A. 该滑轮组的效率为95% B. 0﹣10s内建筑工人所做额外功为75J
C. 0﹣8 s内建筑工人对水泥桶做的功为228J D. 建筑工人对水泥桶做功的功率为36W
4.如图所示利用动滑轮提升货物，动滑轮重为20牛顿，绳与动滑轮间的摩擦及绳子重不计。第一次把重为100牛顿的货物匀速提升，这个过程动滑轮的.机械效率为η1；第二次把重为200牛顿的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η2。则（ ）
A.η1＜η2
B.η1＞η2
22
C.η1＝η2
D.η1和η2的关系无法确定
5.如图所示，用滑轮组将重为600N的重物匀速提升，如果拉力为350N，则下列结论中正确的是（ ）
A.如果将物体提升2m，拉力做功1200J
B.物体升高1m，机械所做的有用功为350J
C.物体以0.5m/s速度匀速上升，拉力的功率为350W
D.此滑轮组的机械效率为80%
6.下图为“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（ ）
A. 弹簧测力计的拉力是2.4N B. 物体上升的速度为0.05ms
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％
7.如图所示，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
22
8.用如图所示的滑轮组提升300N重物，在绳子自由端施加的拉力为125N，4s内重物匀速上升2m，不计绳重和轮、轴间摩擦.则（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为4m B. 动滑轮重50N
C. 拉力做功的功率为150W D. 此过程滑轮组的机械效率为80%
9.如图所示，小红用10N的拉力将重为20N的物体在5s内匀速提升了0.2m，则以下说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为0.4m B. 有用功为4J
C. 滑轮组的机械效为83.3% D. 拉力的功率为12W
10.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
11.图甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离，水平拉力为F2 ． 使用动滑轮的过程中（ ）
A.总功为W总=F2s
B.有用功为W有=Gs
C.机械效率为η=
D.额外功为W额=2F2s﹣F1S
12.如图所示，用滑轮组在4s内将重为160N的物体匀速提升2m，若动滑轮重20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
22
A. 绳子自由端向上移动了4m B. 拉力F的功率为90W
C. 拉力F为90N D. 滑轮组的机械效率为80%
13.如图所示，利用滑轮组将重力为2N的物体，以0.2m/s的速度提升0.1m，拉力F为1.2N，下列说法正确的是（ ）
A. 绳自由端移动的速度是0.6m/s B. 这个滑轮组是费力机械
C. 滑轮组的机械效率是83.3% D. F做的有用功是0.24J
二、填空题
14.如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了2m，物体与地面的滑动摩擦力为50N，则绳子自由端沿水平方向移动了________m，拉力所做的有用功是________J，总功是________J，滑轮组的机械效率为________。
15.请在如图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人往下拉绳使重物升起。现在用这个装置将重为400N的货物竖直匀速提高了2m,他所做的有用功是________J，已知该滑轮组的机械效率为80％，工人的拉力是________N. 要提高该滑轮组的机械效率，你的方法是________。
16.用如图所示的滑轮组将物体匀速向左拉动，绳端的拉力为200N，在10s内将物体拉动了4m，滑轮组的机械效率为80%，则物体受到地面的摩擦力为________N，绳端拉力的功率为________W.
17.小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子和摩擦，如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象，根据图像可以知道动滑轮重为________N，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是________．
18.如图所示用滑轮组：匀速提起一个重为350N的物体，物体在10s内竖直上升了1m，人拉绳的力为250N，试问：人拉绳子做功的功率为________W，滑轮组的机械效率为________，动滑轮重________（不计绳重和摩擦）
22
19.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：
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=________；当物体重力G=10N时，此滑轮组的机械效率η=________。
20.如图所示，用滑轮组把质量为50kg的物体匀速提升3m，若拉力F等于500N，则滑轮组的机械效率为________；若不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为________N
21.如图所示，工人用250N的拉力将重为400N的装修材料匀速提升6m，所用时间为lmin，则工人做的有用功是________J，工人做功的功率是________W，动滑轮的机械效率是________。
22.如图所示，用滑轮组提起一个重为7N的物体，在拉力F＝4N的作用下，10s内物体滑竖直方向匀速升高了2m不计绳重和摩擦，可知拉力F的功率为________W，此滑轮组的机械效率为________。
23.如图所示，用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.5m/s 的速度匀速 提升，用时 4s，拉力 F 的大小是25N，则拉力 F 的功率是________W， 动滑轮的机械效率是________。
22
三、计算题
24.工人师傅利用如图所示的滑轮组，在30s内将重为500N的物体匀速提升3m，人匀速拉绳子的功率为60W，不计绳重及摩擦。求：
（1）作用在绳子自由端的拉力；
（2）滑轮组的机械效率；（结果保留一位小数）
（3）若绳子所能承受的最大拉力为500N，使用此滑轮组能提升的最大物重是多少？
25.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。
26.如图所示，大威用40N的拉力，使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，此时滑轮组的机械效率为75%（不计绳重和摩擦），则：
22
（1）物体A的重力为多大？
（2）拉力的功率多大？
（3）若竖直匀速提升120N的物体，滑轮组的机械效率为多大？
27.如图，建筑工人用400N的拉力，将1000N重的物体匀速提升3m，所用的时间是15s，不计绳重和摩擦，求：
（1）动滑轮重；
（2）工人做有用功的功率；
（3）滑轮组的机械效率.
22
28.小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只质量为2 kg，每次将一袋50 kg的水泥提升5m。求：(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)
（1）每袋水泥受到的重力大小；
（2）每次做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。
29.如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动。已知A的体积为1m3,密度为0.5×103kg/m3.动滑轮重为1×103N,电动机工作时拉绳子的功率为1.2× 103w 且保持不变,不计绳重、摩擦和水的阻力，求:
（1）A的重力；
（2）A浸没在水中受到的浮力；
（3）A向下运动的最小速度；
（4）A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。
22
30.搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，工人的重力为640N ， 与地面接触的总面积为 ，提升时间为20s ， 重物上升高度为2m。求：
（1）提升时绳自由端的速度为多少；
（2）若拉力F的大小为150N ， 则拉力的功率为多少；
（3）若上述过程中所提货物重为360N ， 则滑轮组的机械效率为多少；
（4）若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为 ，则所提升货物的重力为多少。
31.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。
22
32.如图所示，工人用滑轮组提升重为400N的货物所用拉力恒为240N，货物被匀速提升10m。求:
（1）工人做的功
（2）滑轮组的机械效率
33.如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：
（1）若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比；
（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。
22
34.如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率η1为75%（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g=10N/kg）。
（1）请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的________图。
（2）工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5×10﹣3m2 ， 物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4×104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。
（3）若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。
35.质量为60kg的工人站在水平地面上，用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体，水池底面积为15m2 ， 物体重2000N、体积为0.1m3 ， 物体未露出水面前，此装置机械效率为80%．（不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦）g取10N/kg求：
（1）物体浸没在水中受到的浮力；
（2）动滑轮的重力；
（3）若工人双脚与地面的接触面积为500cm2 ， 当他对地面的压强为2×103Pa时，池底受到水的压强的变化量。
22
36.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1.0×103kg/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）
22
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】提升相同的重物至同一高度时，所做有用功相同，使用滑轮或滑轮组时所做的额外功主要是克服动滑轮重和绳重、摩擦所做的功，ACD中都需要提升动滑轮的重力做额外功，B中是一个定滑轮，额外功最少，根据 可知机械效率较高。
故答案为：B。
【分析】使用滑轮或滑轮组时所做的额外功主要是克服动滑轮重和绳重、摩擦所做的功，据此结合机械效率的计算方法分析比较即可.
2.【答案】B
【解析】【解答】由定滑轮的使用特点知道，绳重和摩擦力不计，甲图中手的拉力是：F甲 = ，乙图中手的拉力是：F乙 =G，并且可以改变力的方向；一般情况下，动滑轮重小于物重，所以F乙＞F甲；由图知道，由于动滑轮和定滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，故所做的有用功一样大；由于要克服动滑轮重力的作用，所以使用动滑轮做的总功多，由 知道，定滑轮的机械效率高，即η乙＞η甲 ， B符合题意，
故答案为：B。
【分析】结合定滑轮、动滑轮的特点分析即可，使用动滑轮要克服动滑轮重力做功，在有用功相同的情况下，使用动滑轮所做的总功多.
3.【答案】C
【解析】【解答】A.可知对水泥桶所做功是有用功，对动滑轮所做功是额外功，工人拉力做功为总功，由图10s内工人做功：W1=360J，
由知10s内水泥桶上升高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，
工人所做有用功：W2=G桶h=285N×1m=285J，
则可算滑轮组的机械效率：η=×100%≈79.2%，A选项不符合题意；
B.因为W1=W2+W3 计算额外功：W3=W1-W2=360J-285J=75J，B选项符合题意；
C.8s内水泥桶上升高度：h′=vt′=0.1m/s×8s=0.8m，8s内工人对水泥桶做的功：W有′=G桶h′=285N×0.8m=228J，C选项不符合题意；
工人对水泥桶做功的功率：， D项不符合题意；
故答案为：BC
【分析】
在此过程中对水泥桶所做功是有用功，对动滑轮所做功则是是额外功，工人拉力做功为总功，由图看出10s内工人做功，由h=vt计算水泥桶上升高度，由W有=G桶h 计算有用功，由W1=W2+W3计算额外功；由公式计算滑轮组的机械效率。先计算8s内水泥桶上升高度，从而计算出8s内工人对水泥桶做的功。由计算工人对水泥桶做功的功率。
4.【答案】A
【解析】【解答】两次拉升重物，都是用同一个滑轮组，故额外功是相同的；但第一次是提升100N的重物，第二次是提升200N的重物，故第二次的有用功更多。所以第二次的机械效率比第一次机械效率大。
故答案为：A.
【分析】机械效率的变化，一是看有用功--重物被提升所做的功；二是看额外功--提升动滑轮及克服摩擦所做的功.
5.【答案】C
22
【解析】【解答】 (1)由图可知，n=2，将物体提升2m时，拉力做的功：W总=Fs=Fnh=350N×2×2m=1400J，A不符合题意；将物体提升1m时，做的有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，B不符合题意；由P= = =Fv可得，拉力的功率：P=Fv=350N×2×0.5m/s=350W，C符合题意；(2)此滑轮组的机械效率：η= = = = ×100%= ×100% 85.7%.D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】拉力做功W总=FS；机械所做的有用功W有用=Gh；拉力的功率P=FV；再利用机械效率的计算公式求得机械效率即可.
6.【答案】C
【解析】【解答】A．弹簧测力计的拉力是2.4N，A不符合题意；B．物体上升的速度为：v= =0.05ms，B不符合题意；
C．弹簧测力计拉力的功率为P=Fv=2.4N×2×0.05m /s=0.24W,C符合题意；
D．滑轮组的机械效率约η= =83.3％，D不符合题意。
【分析】A、根据弹簧测力计的最小分度值读出拉力；B、根据v= 求解；C、根据P=Fv求解；D、根据η= 求解。
故答案为：C。
7.【答案】D
【解析】【解答】A．B由W额外=G动得出额外功相同，A、B不符合题意；
C．由W额外=G动得出额外功相同，再根据提升A的过程滑轮组的机械效率较大得出提升A的过程做的有用功较大，由W总=W有用+W额外得W总较大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、B由W额外=G动得出答案；C、D由题意、η= 和W总=W有用+W额外得出答案。
8.【答案】D
【解析】【解答】A、绳子自由端移动的距离为s=nh=3×2m=6m，A不符合题意；
B、由F=（G+G动）得G动=nF-G=3×125N-300N=75N，B不符合题意；
C、拉力做功的功率P==187.5W，C不符合题意；
D、此过程滑轮组的机械效率η===80%，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、根据s=nh求解判断；B、根据F=（G+G动）求解判断；C、根据P=求解判断；D、根据η=求解判断。
9.【答案】B
【解析】【解答】A. 如图，由三段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为：
，A不符合题意；
B. 有用功为： ，B符合题意；
C. 总功为： ；
滑轮组的机械效为： ，C不符合题意；
22
D. 拉力的功率为： ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用s=nh判断出物体移动的距离；根据W=Gh算出有用功；根据W=Fs算出总功，根据η=求出机械效率；根据P=求出功率.
10.【答案】B
【解析】【解答】机械效率是有用功与总功的比值，若只知道有用功越多，而总功的多少不确定，则无法判断有用功与总功比值的大小，即不能判断机械效率的高低，A不符合题意；起重机提起的货物做有用功变化时，所做的额外功基本不变，此时有用功在总功中所占的比重会变大，所以它的机械效率就越大，B符合题意；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，而不是做的额外功越少，C不符合题意；使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率无关，D不符合题意，
故答案为：B。
【分析】功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系，功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定.
11.【答案】D
【解析】【解答】A、如图使用动滑轮时，拉力端移动距离是物体移动距离的2倍，即 ，拉力做的总功为： ，A不符合题意；
B、由于两图中物体和接触面都相同，所以使用动滑轮做的有用功，等于甲图中直接拉物体做的功，即 ，B不符合题意；
C、机械效率为： ，C不符合题意；
D、有用功与额外的和为总功，所以额外功为：
，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用W=Fs求拉力做的总功；使用动滑轮做的有用功，等于直接拉物体做的功；机械效率等于有用功与总功之比；额外功等于总功减去有用功.
12.【答案】B
【解析】【解答】A. 如图的滑轮组，由三段绳子拉着动滑轮，即 ，A不符合题意；
C. 根据 ，得拉力F为： ，C不符合题意；
B. 拉力做的总功为： ；
拉力F的功率为： ，B符合题意；
D. 有用功为： ；
滑轮组的机械效率为： ，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据s=nh求出绳端移动的距离；根据F=（G+G动）求出拉力；根据W=Fs可求拉力做功；根据P=可求拉力做功的功率；根据W=Gh求出克服物体重力做的有用功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率.
13.【答案】C
【解析】【解答】A.动轮滑动力作用点移动距离是重物移动距离的2倍，因此速度也是重物提升速度的2倍，所以v绳=0.4m/s，A不符合题意；B.动轮滑本质是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，此轮滑组是省力机械；B不符合题意；
C.提升重物的有用功W有用=2N 0.1m=0.2J，拉力F总功W总=1.2N 0.2m=0.24J，所以效率η=W有用/W总 100%=83.3%，C符合题意；
D.拉力F做的有用功等于0.2J，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】绳自由端移动的速度等于物体升高速度的n倍；由题知使用滑轮组时拉力F、提升的物重，比较二者大小可得是省力机械还是费力机械；利用W=Gh求拉力做的有用功，拉力端移动距离s=nh，利用W=Fs求拉力做的总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比.
二、填空题
22
14.【答案】6；100；120；83.3%
【解析】【解答】由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离：s绳=3s物=3×2m=6m，
有用功：W有=fs物=50N×2m=100J，
总功：W总=Fs绳=20N×6m=120J，
滑轮组的机械效率：η==×100%≈83.3% 。
故答案为：6；100；120；83.3%.
【分析】根据s=nL求出绳子移动的距离；克服物体的摩擦力做的功是有用功，利用W=Fs求出拉力做的功；利用η=×100%求出滑轮组的机械效率.
15.【答案】800J；160N；增加提升重物重力
【解析】【解答】根据题意知道，人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图：
由W=Gh知道，拉力做的有用功是：W有=Gh=400N×2m=800J；由 知道，拉力做的总功是： ；又因为n=2，所以，绳端移动的距离是：s=2h=2×2m=4m，由W总=Fs可知工人的拉力是： ；要提高滑轮组的机械效率可以在额外功一定时，增大有用功，即增加提升重物重力，可以提高有用功，使有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：800J；160N； 增加提升重物重力.
【分析】在设计滑轮组时，要注意题目的要求，若知道拉力方向可以从绳端绕起.
利用W=Gh求出有用功；根据η=求出拉力的大小；提高滑轮组机械效率的方法：增加提升的物重，减小动滑轮的重力.
16.【答案】480；240
【解析】【解答】由图可知，由三段绳子拉着动滑轮，即n=3，物体A沿水平地面匀速移动4m，则绳子，自由端通过的距离：s=3×4m=12m；拉力F做的总功：W总=Fs=200N×12m=2400J；根据机械效率的公式可得,有用功为：W有=W总η=2400J×80%=1920；由W有=fl可得,A受到的摩擦力：f= = =480N；拉力F做功的功率：P= = =240W.
故答案为：480；240.
【分析】拉力端移动距离s=ns物 ， 滑轮组的机械效率η求得物体A所受的摩擦力；利用W=Fs求拉力做的总功，再利用P=求拉力做功功率.
17.【答案】20；90%
【解析】【解答】根据图象可知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%； ，动滑轮的重力 ，当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率： 。
故答案为：20；90% 。
22
【分析】利用图像中的数据计算动滑轮重力，结合物体重力和滑轮重力计算机械效率。
18.【答案】50；70%；150N
【解析】【解答】已知：物体的重力为G＝350N，时间t＝10s，上升高度h＝1m，人拉绳的力为F＝250N，n＝2
(1)绳子末端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，拉力做功： W总＝Fs＝250N×2m＝500J，拉力做功功率为：P＝ ＝＝50W；
(2)对物体做有用功：W有＝Gh＝350N×1m＝350J，滑轮组的机械效率：η＝＝ ＝70%
(3)∵不计绳重和摩擦，∴克服动滑轮重做的额外功：W额＝W总−W有＝500J−350J＝150J，∵W额＝G轮h ∴G轮＝ ＝ 150N.
【分析】根据滑轮组的特点s＝2h，W有＝Gh，W额＝W总−W有计算出滑轮组的机械效率，及动滑轮重.
19.【答案】0.5G+0.3N；94.3%
【解析】【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由表格第三组数据，当G＝3N，F＝1.8N，则：1.8N＝k×3N+b﹣﹣﹣②，②﹣①可得k＝0.5， 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%.
【分析】分析比较F随G的变化特点，借助数学方法可以解题；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.
20.【答案】80%；200
【解析】【解答】（1）物体的重力： 做的有用功： ，由图知，n=2，拉力端移动距离 ，
拉力做的总功： ，滑轮组的机械效率： ；（2）不计绳重和摩擦，拉力 ，则动滑轮重力： 。
故答案为： (1). 80% (2). 20 0
【分析】利用W=Gh求拉力做的有用功；拉力端移动距离s=nh，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；不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G动），据此求动滑轮重力.
21.【答案】2400；50；80%
【解析】【解答】（1）有用功：W有用=Gh=400N×6m=2400J；（2）由图知n=2，则拉力端移动距离：s=2h=2×6m=12m，拉力做的总功：W总=Fs=250N×12m=3000J，工人做功的功率：P= = =50W；（3）动滑轮的机械效率：η= ×100%= ×100%=80%。
故答案为：2400；50；80%。【分析】根据W有用=Gh求出有用功；根据s=nh求出拉力移动距离，再根据W总=Fs求出拉力做的总功，根据P=求出工人做功的功率；根据η=求出机械效率.
22.【答案】1.6；87.5%
【解析】【解答】解V物＝ ＝0.2m/s,因为n＝2所以V绳＝2V物＝0.4m/s,拉力的功率P＝FV＝4N , 滑轮组的机械效率为 ＝87.5%.
故答案为：1.6；87.5%.
【分析】利用拉力和绳子移动的速度计算拉力的功率，根据有用功和总功的比值计算机械效率.
23.【答案】25；80%
【解析】【解答】动滑轮由两段绳子拉着物体上升，即 。
总功为：
22
拉力 F 的功率是：
；
有用功为：
机械效率为： 。
故答案为：25；80%.
【分析】利用P=Fv求拉力F做功功率；绳端移动距离s=2h，动滑轮的机械效率η=.
三、计算题
24.【答案】（1）解：物体移动的速度v=s/t=3m/30s=0.1m/s绳子自由端移动的速度v1=3v=0.3m/s作用在绳子自由端的拉力F=P/v1=60w/0.3m/s=200N
（2）解：
（3）解：动滑轮重力G动=nF-G物= 此滑轮组能提升的最大物重G物=500N×3-100N=1400N
【解析】【分析】（1）不计绳重及摩擦，根据v=求得绳子自由端移动的速度，由P=Fv可求得作用在绳子自由端的拉力；
（2）根据W=Gh求得有用功，根据s=nh求出绳子自由端移动的距离，然后根据W总=Fs求出拉力F做的总功，根据W有=Gh求出拉力F做的有用功，再根据η=×100%求出滑轮组的机械效率；
（3）利用F=（G物+G动）计算出动滑轮的重力；再利用F′=（G物′+G动）求最大物重.
25.【答案】（1）解：有用功：W有=Gh=450N×10m=4500J
（2）解：已知拉力F做的功为5000J，即W总=5000J，
拉力做功的功率：P= = =100W
（3）解：动滑轮的机械效率：η= = ×100%=90%
【解析】【分析】（1）利用公式W有=Gh，使用动滑轮做的有用功；
（2）利用公式， 求出拉力做功的功率；
（3）在使用动滑轮时，拉力做的功即为总功，利用公式， 即可求出动滑轮的机械效率 。
26.【答案】（1）解：由图知道，承担物重的绳子股数是：n=3，所以，滑轮组的机械效率是：η= = ， 故物体A的重力是：G=3ηF=3×75%×40N=90N
（2）解：因为n=3，所以，绳子自由端移动的速度等于物体移动速度的3倍，即绳子自由端移动的速度是：v=0.1m/s×3=0.3m/s，所以，拉力的功率是：P=Fv=40N×0.3m/s=12W
（3）解：因为不计摩擦和绳重，所以，绳子的拉力是：F=（G+G动）/3，故动滑轮重力是：G动 =3F-G=3×40N-90N=30N，当提起物体的的重力是G′=120N时，拉力是：F′=（G′+G动 ）/3=（120N+30N）/3=50N，此时滑轮组的机械效率：η=W有/W总=G′h/F′s=G′h/F′×3h=G′/F′×3=120N/50N×3×100%=80%
【解析】【分析】（1）利用η=求得提升物体的重力；
（2）绳子自由端移动的速度等于物体移动速度的n倍，利用P=Fv求拉力的功率；
（3）不计摩擦和绳重，利用F=（G+G动）求出动滑轮重，再利用F=（G+G动
22
）计算提升120N物体的拉力；设重物被提升h，则拉力端移动的距离s=nh，再利用η=求此时滑轮组的机械效率.
27.【答案】（1）解：由图可知，承担物重的绳子股数n＝3，不计绳重和摩擦,由F＝ 得，
动滑轮重：
＝nF− ＝3×400N−1000N＝200N
答：动滑轮重为200N
（2）解：拉力做的有用功： ＝Gh＝1000N×3m＝3000J ，
工人做有用功的功率： ＝200W
答：工人做有用功的功率为200W
（3）解：绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×3m＝9m ，
拉力做的总功： ＝Fs＝400N×9m＝3600J ，
则滑轮组的机械效率：η＝ ×100%＝ ×100%≈83.3%
答：滑轮组的机械效率83.3%
【解析】【分析】1）不计绳重和摩擦，根据F=（G物+G动）求出动滑轮重；
（2）先根据W有=Gh求出有用功，再根据P=求拉力做的有用功的功率；
（3）利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，然后根据W=Fs即可求出拉力做的功，根据η=×100%求出滑轮组的机械效率.
28.【答案】（1）解：m=50kg，g=10N/kg，
∴每袋水泥受重力的大小为：G=mg=50kg×10N/kg=500N.
（2）解：∵h=5m，
∴做的有用功为：W有用=Gh=500N×5m=2500J.
（3）解：在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，
∵m动=2kg，
∴对动滑轮做的功为额外功为：W额外=G动′h=m动gh=2kg×10N/kg×5m=100J，
则总功为：W总=W有用+W额外=2500J+100J=2600J，
滑轮组的机械效率为：η= ×100%= ×100%≈96.2%
【解析】【分析】（1）用公式G=mg计算出其重力的大小；
（2）利用公式W有用=Gh计算出做的有用功；利用公式W额外=Gh=mgh计算出滑轮组所做的额外功，再利用公式W总=W有用+W额外计算出总功，最后再利用公式η=计算出滑轮组的机械效率.
29.【答案】（1）A的重力：GA=mAg=ρV g=0.5×103kg/m3×1m3×10N/kg=5000N；
（2）A浸没在水中受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N；
（3）由P=F拉v知道当绳子对物体A拉力F拉最大时A向下运动的速度最小；
对A进行受力分析可得：GA+F拉=F浮 ，
当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大：F拉=F浮-GA=1×104N-5000N=5000N，
发动机对绳子的拉力：F= （F拉+G动）= ×6000N=2000N，
则发动机拉绳子的速度由P=Fv得：v=P/F=1.2×103W/2000N=0.6m/s；
A向下运动的最小速度：vmin=v/3=0.6m/s/3=0.2m/s；
（4）当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，A向下运动过程中的有用功：W有用=（F浮-G）h，
总功W总=Fs=（F浮-G+G动）3h=（F浮-G+G动）h,
滑轮组机械效率的最大值：=W有用/W总=（F浮-G）h/（F浮-G+G动）h=（F浮-G）/（F浮-G+G动）=
22
【解析】【分析】（1）利用G=mg=ρV g可求得A的重力；（2）已知A的体积，利用F浮=ρ水gV排可求得A浸没在水中受到的浮力；（3）由图知当绳子对物体A拉力最大时A向下运动的速度最小；对A进行受力分析可得GA+F拉=F浮 ， 当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大：F拉=F浮-GA；发动机对绳子的拉力F=1/3（F浮-G），由P=Fv可求得绳子向下运动的最小速度，然后可知A向下运动的最小速度：vmin=v/3；（4）由题意知A向下运动过程中，利用η=W有/W总可求得滑轮组机械效率的最大值。
30.【答案】（1）解:由图可知，由三段绳子拉着重物，即n=3，
则提升时绳自由端的速度：
（2）解:若拉力F的大小为150N ， 根据 得拉力的功率为：
（3）解:若货物重为360N ， 则滑轮组的机械效率为：
（4）解:不计绳重和摩擦时，拉力为： ，
解得动滑轮的重力： ；
当工人对高台的压强为 时，压力为：
，
压力等于人的重加上绳子对人的拉力，即 ，
绳子对人的拉力等于人拉绳子的力，所以人对绳子的拉力为：
，
由 得，此时所提升货物的重力：
【解析】【分析】（1）结合s=nh，利用速度计算公式v=可知提升时绳自由端的速度；
（2）利用P=Fv可求得拉力的功率；
（3）根据η=可求得滑轮组的机械效率；
（4）根据F=（G+G动）可求得动滑轮的重力，根据升过程中该工人对高台的压强与地面接触的总面积可求得该工人对高台的压力，然后可求人对 绳子的拉力，再利用F=（G+G动）可求得所提升货物的重力.
31.【答案】（1）解:有用功即提升重物所做的功，所以有用功为：
（2）解:已知拉力F做的功为5000J，所用时间为50s，所以拉力做功的功率为：
（3）解:有用功与总功的比叫机械效率，所以动滑轮的机械效率为：
【解析】【分析】（1）利用W=Gh求有用功；
（2）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.
32.【答案】（1）解:由图知道，滑轮组绳子的有效段数是：n=2，
所以，绳子自由端移动的距离是：s=2h=2×10m=20m，
故工人做的功是：W总 =Fs=240N×20m=4800J
（2）解:由题意知，提升物体做的有用功是：W有=Gh=400N×10m=4000J，
所以，滑轮组的机械效率是：η=W有/W总×100%=4000J/4800J×100%≈83.3%
【解析】【分析】（1）根据s=nh求出绳子自由端移动的距离，然后根据W=Fs求出拉力做的总功，
（2）根据W=Gh求出有用功，最后根据η=×100%求出滑轮组的机械效率.
33.【答案】（1）解：由图知，甲图中，n1=2；乙图中，n2=3，
若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力F= G，
22
两次拉力F1和F2之比：
F1：F2= G： G= ： =3：2
答：若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比为3：2
（2）解：重物的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，
动滑轮的重力：G轮=m轮g=0.1kg×10N/kg=1N，
不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η= = = ，
由于两装置中物重和动滑轮重均相同，
所以甲、乙两装置的机械效率：
η1=η2= = ×100%=80%
答：若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是80%。
【解析】【分析】（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，拉力F=G，据此求两次拉力F1和F2之比；
（2）利用G=mg求重物重力、动滑轮重力，因为不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η=.
34.【答案】（1）A
（2）解：由题知，绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，当物体完全露出水面时，F= （G物+G动）
G动=3F﹣G物=3×400N﹣90kg×10N/kg=300N，
此时人对地面压力：F压=G人﹣F=60kg×10N/kg﹣400N=200N，
物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F拉'=G物﹣F浮 ， 完全露出后物体对滑轮组拉力F拉=G物 ， 所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，
由p= 可得物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：△F=△pS=4×104Pa×2.5×10﹣3m2=100N，
所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压'=F压+△F=200N+100N=300N，
此时人对绳子自由端拉力：F'=G人﹣F压'=60kg×10N/kg﹣300N=300N，
且F'= （F拉'+G动）= （G物﹣F浮+G动）
所以：F浮=G物+G动﹣3F'=90kg×10N/kg+300N﹣3×300N=300N
答：物体浸没在水中时受到的浮力为300N
（3）解：由P= = =Fv可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度：v= = =0.6m/s，
由v=nv物可得，物体的上升速度：
v物= = =0.2m/s
答：物体上升的速度为0.2/s
【解析】【解答】解：（1）当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：η= = = ，所以通过动滑轮绳子的段数：n= = = =3，
A图中通过动滑轮绳子的段数为3，B图中通过动滑轮绳子的段数为4，C图中通过动滑轮绳子的段数为5，所以工人所使用的滑轮组是A图；
【分析】（1）根据η= ×100%求出绳子的股数分析判断；（2）先根据F= （G物+G动）求出动滑轮的重力，再根据F压=G人﹣F求出物体完全露出水面时人对地面压力，根据p= 求出人对地面压力增大量，物体完全浸没在水中时人对地面压力F压'、人对绳子自由端拉力，最后根据F'= （F拉'+G动）= （G物﹣F浮+G动）求出浮力；（3）根据P=Fv求出物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度,再根据v=nv物求出物体的上升速度。
35.【答案】（1）由F浮=ρ液V排g得F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×0.1m3×10N/kg=103N;答：物体浸没在水中受到的浮力为103N;
（2）绳子对物体的拉力F1=G-F浮=2000N-103N=103N,
22
由η= 得η= =80%，解得F2=312.5N,
由F= （G+G动）得G动=4×F2-F1=4×312.5N-103N=250N；
答：动滑轮的重力为250N；
（3）根据p= 得人对地面的压力F3=pS=2×103Pa×500×10-4m2=100N，
绳子对工人的拉力F’=G人-F=mg-F=60kg×10N/kg-100N=500N，人向下拉绳子是力为500N，由F= （G+G动）得绳子拉物体的力F4=4F’-G动=4×500N-250N=1750N,F’浮=G-F4=250N,由F浮=ρ液V排g得V排= =0.025m3, △V=0.1m3-0.025m3=0.075m3, △h= =5×10-3m, △p=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-3m=50Pa.
答：池底受到水的压强的变化量为50Pa.
【解析】【分析】（1）根据F浮=ρ液V排g求解；（2）先求出绳子对物体的拉力，再根据η= 求出人对绳子是拉力，最后根据F= （G+G动）求解；（3）根据p= 的变形式F=pS求出人对地面的压力，根据人的受力情况求出人拉绳子的力，再根据F= （G+G动）求出绳子对物体的拉力，根据物体的受力情况求出物体受到的浮力，根据F浮=ρ液V排g求出V排及△V排 ， 最后根据p=ρgh求解。
36.【答案】（1）解：由阿基米德原理的公式得：F浮＝ρ海水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1000N
（2）解：因为n＝5，所以v物＝ v绳＝ ×0.5m/s＝0.1m/s，则物体在海底时的深度：h＝v物t＝0.1m/s×5×60s＝30m
（3）解：p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×30m＝3×105Pa
（4）解：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P，钢丝绳自由端的拉力为F，绳自由端的速度v＝0.5m/s，则P＝F×0.5m/s；离开水面后电动机的功率为P1 ， 钢丝绳自由端的拉力为F1 ， 绳自由端的速度v1＝0.49m/s，则P1＝F1×0.49m/s；由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%可得P1＝P（1+12%），代入数据可得：F1×0.49m/s＝F×0.5m/s（1+12%），解得：F1＝ F ， 由图知，n＝5，不计绳重和摩擦，两次的拉力分别为：F＝ （G﹣F浮+G轮），F1＝ （G+G轮），可得： （G+G轮）＝ × （G﹣F浮+G轮），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，对动滑轮重力做的功为额外功，所以η＝ 94.3%
【解析】【分析】（1）利用阿基米德原理F浮=ρ海水gV排求浸没在海水中受到的浮力；
（2）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；
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=.
22
微信/支付宝扫码支付