滑轮组及其工作的特点
一、单选题
1.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%
2.下列说法正确的是（ ）
A.弹簧测力计只能测量重力大小
B.使用滑轮组既可以省力，也可以省功
C.验电器的工作原理是异种电荷相互吸引
D.内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能
3.如图所示，滑轮组将重50N的物体A以 的速度沿水平地面匀速向前拉动了lm，拉力F大小为10N，滑轮组的机械效率为 ，下列说法中正确的是
A.拉力F做功的功率为2W
B.2s内绳子自由端移动的距离为
C.滑轮组做的有用功为50J
D.物体A受到水平地面的摩擦力为16N
4.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m，已知拉力F为500N，则提升重物的过程中（）
20
A.滑轮组的机械效率是80%
B.绳子自由端被拉下3m
C.做的有用功是500J
D.拉力F的功率为50W
6.使用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组来提升重物，则（ ）
A.最多可以省1/3的力
B.最多可以省 的力
C.最多可以省一半的力
D.条件不足，无法确定
7.小明用一个滑轮组把重物提起了0.5 m，绳子的自由端移动了1.5m，则小明所用的滑轮组可能是图中的哪一个?（ ）
A.甲
B.乙
C.丙
D.三个都可以
8.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）．使用时：
①瘦子固定不动，胖子用力FA拉绳使货物G匀速上升。
②胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是（ ）
A.FA＜G
B.FB＜G
C.FA=2G
D.FB=2G
9.如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（ ）
A. M处滑轮的作用是改变力的方向
B. 提升货物过程中的有用功是3×104J
C. 拉力的功率为660W
D. 若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大
20
10.如右图所示，用滑轮装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则省力情况相同的是（）
A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①④
11.分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N 的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N．不计绳重及摩擦，此过程中（ ）
A. F甲做功的功率等于F乙做功的功率 B. F甲做功的功率小于F乙做功的功率
C. F甲做的功大于F乙做的功 D. F甲做的功小于F乙做的功
12.简单机械在我们的生活中应用很广泛，下图是使用简单机槭匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦)，其中不省力的是（ ）
A. B. C. D.
二、填空题
13.高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重和摩擦，输电线A端受到的拉力大小为________N。若某段时间内坠砣串下降了30cm，则输电线A端向左移动了________cm。（g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩）
20
14.如图为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，OA：OB=1：2，每个滑轮重100N．当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为________N，物体M对地面的压力为________N．（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计）
15.如图所示，动滑轮重为50 N，绳重和摩擦不计，人对绳子的拉力是260N，则物重是 ________N；若重物上升的高度是0.2m，则绳子自由端下降________m。
16.在使用滑轮组时，动滑轮和重物（阻力）由几段绳子来承担，那么所需要的拉力就为它们的________。
17.小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2 m，则绳子自由端移动的距离为________m。若物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的功是________J。如果小勇对绳的拉力F＝4 N，该滑轮组的机械效率为________%。
18.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提升相同的重物，不计绳重和摩擦，则在物体匀速上升的过程中________
A．甲图省力，机械效率甲图大 B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率乙图大 D．乙图省力，机械效率一样大
理由：________．
19.小阳利用滑轮组及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系：F=________。
20.利用如图所示的滑轮组提起一个重为2400N的物体，不计滑轮自重和摩擦，绳子的拉力F=________；如果用这个滑轮组达到更加省力的效果,就要改变绳子的绕线方法,则此时拉力F=________
20
21.如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10N，则拉力F的大小为________N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为________N。
22.如图所示，用滑轮组拉着重900N的物体A沿水平方向匀速移动，使其在40s内移动了8m，拉力F所做的功为1280J，拉力的大小为________N，功率为________W，不计 绳重及绳子与滑轮间的摩擦，若滑轮组的机械效率为95%，则动滑轮的重力为________N．
23.如图是某建筑工地上提升建筑材料的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，摩擦影响很小，绳很轻，可以不考虑，则竖直向下的拉力F=________N；竖直向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高。则滑轮组的机械效率是________。（取g=10N/kg）
三、计算题
24.如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用起吊装置在江中起吊工件. 己知工件重4000N，每个滑轮重500N，声音在水中的传播速度是1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波，经过0.02s后收到回波.（不计绳重和摩擦，g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3)
（1）求工件在水下的深度；
（2）不计工件的高度，求水对工件产生的压强；
（3）当工件在水面下匀速上升时，绳子自由端的拉力为500N，求工件的体积；
（4）不计动滑轮体积，求工件在水下匀速上升时滑轮组的机械效率（结果在小数点后保留一位数字）.
20
25.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）求滑舱组的效率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，工入对地面的压力。
26.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________；
（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是________cm。
20
（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________，拉力F做功的功率是________W。
27.如图甲所示，A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体，浸没在圆柱形容器的水中，容器内部底面枳是正方体下表面积的4倍。沿固定方向缓慢匀速拉动绳子，开始时刻，A的上表面刚好与水而相平，滑轮组绳子自由端的拉力大小为F0 ， F随绳端移动距离S绳变化的图象如图乙所示，已知动滑轮的重力G动=5N，g取10N/kg。除了连接A、B间的绳子承受拉力有一定限度外，其它绳子都不会被拉断。滑轮与轴的摩擦、绳的质量等次要因素都忽略不计，忽略水面升降变化。
（1）正方体A、B之间的绳子长度L绳是多少？
（2）正方体A和B的密度ρA、ρB分别是多少？
（3）整个过程中，水对容器底部压强的最大变化量△P是多少？
20
28.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600N的物体上升2m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重及摩擦）
（1）滑轮组做的有用功是多少？
（2）绳端的拉力F是多大？
（3）动滑轮重是多少？
29.图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，ρ水=1.0×103kg/m3 ． g=10N/kg）。请解答下列问题：
（1）物体A的体积是多少？
（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？
（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少？（不计电动机内部摩擦）
20
30.如图所示，工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子，工人施加的拉力为250N，箱子10s内被匀速竖直提升了 2m，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．求：
（1）箱子受到的重力；
（2）动滑轮的重力。
（3）工人所施加拉力的速度
31.一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料提上高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下1min匀速上升了5m，绳重和摩擦不计. g取10N/kg，求：
（1）人在1min内做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）工人做功的功率.
32.用如图所示的滑轮组提升重物，已知动滑轮的重为50N，绳端拉力F为100N，5s内可使物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦。
20
求：
（1）拉力所做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
33.如图甲所示，正方体A的质量是315kg，作为配重使用。杠杆OD：OE=2：3，某同学用这个装置从水中提取物体B，然后将B放在浮体C上再运走。已知C的体积为0.5 m3 ， 一个质量为60kg的同学站在浮体C上，若不用力拉绳子时，浮体C总体积的 浸入水中；当该同学用力拉动滑轮组绕绳的自由端，手拉绳的功率P和被拉物体匀速提升的距离关系如图乙所示。物体B上升的速度为0.1m/s且不变，物体被提出水面后，再将B放在C上，同时松开绳子，此时浮子C露出水面的体积相对于B未出水时减小0.1 m3；已知两个定滑轮总重为100N。（绳的重力，滑轮与轴的摩擦及水的阻力不计。g=10N/kg）求：
（1）人站在C上没有用力拉绳子时，C所受浮力为多大？
（2）当物体B未出水时，人用的拉力F1为多大？
（3）物体B的重力多大？
（4）已知水底部有很多物体需要清理，若用该装置将水中物体吊起并放在C上运走，为了使整个过程都安全，则该机械装置能够达到的最大效率是多少？（百分号前面保留整数）
20
34.小明通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦力和水的阻力。求：
（1）物体在空中上升1 m，小明做的功是多少？
（2）每个滑轮的重力是多少？
（3）物体的密度是多少？
20
答案解析部分
一、单选题
1.【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。
2.【答案】D
【解析】【解答】A弹簧测力计是测量力大小的仪器，不仅能测重力大小，还能测量拉力大小，A不符合题意；
B根据功的原理可知使用任何机械都不省功，所以使用滑轮组时可以省力但不能省功，B不符合题意；
C验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，C不符合题意；
D内燃机工作时，在压缩冲程，机械能转化为内能，在做功冲程，内能转化为机械能，D符合题意，
故答案为：D
【分析】弹簧测力计是测量力大小的仪器.
机械功原理：使用任何机械都不省功.
验电器的工作原理是同种电荷相互排斥.
结合内燃机各冲程能量的转化解答.
3.【答案】D
【解析】【解答】A、如图可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以拉力做的功： ；由 可得做功时间为： ；
拉力的功率： ，A不符合题意；
B、2s内物体移动距离， ，自由端移动的距离： ，B不符合题意；
C、由公式 得， ，C不符合题意；
D、根据 得， ， ，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据W=Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式t=求出时间，然后根据P=求出拉力的功率；
根据sF=nsA ， 求出2s内绳子自由端移动的距离；根据η=求出滑轮组做的有用功及摩擦力f.
4.【答案】D
【解析】【解答】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦：
A、图中为动滑轮组，承重绳n=3，根据滑轮组特点可知F1= ；
B、图中为动滑轮组，承重绳n=3，根据滑轮组特点可知F2= ；
C、图中对该装置由俩个定滑轮构成，对绳端进行受力分析可知，绳端拉力F等于物体重力，则F=G；
D、图中为省力杠杆，根据杠杆平衡原理可知F×(2.5l+l)=G×l，则F= ;比较可知，D选项中所需动力最小。
故答案为：D
20
【分析】滑轮组：使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一.
根据杠杆平衡原理可计算力的大小.
5.【答案】A
【解析】【解答】由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数：n＝2；绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，B不符合题意；有用功：W有用＝Gh＝800N×1m＝800J，C不符合题意；拉力F做的功：W总＝Fs＝500N×2m＝1000J，滑轮组的机械效：η＝ ×100%＝ ×100%＝80%，A符合题意；拉力的功率：P＝ ＝100W，D不符合题意。
故答案为：A．
【分析】根据力和在力的方向上移动的距离的乘积计算功，功和时间的比值计算功率，有用功和总功的比值计算机械效率.
6.【答案】B
【解析】【解答】由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，有两种绕绳方式，承重的绳子段数为2或3，即： 或 ；
所以最多可以省 的力，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B.
【分析】使用滑轮组时，总重有几股绳承担，所用的拉力是总重的几分之一.
7.【答案】A
【解析】【解答】把重物提起了0.5 m，绳子的自由端移动了1.5m，所以承重的绳子段数为： 。
A、甲图的滑轮组由三段绳子承重，A符合题意；
B、乙图的滑轮组由两段绳子承重，B不符合题意；
C、丙图的滑轮组由四段绳子承重，C不符合题意，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】使用滑轮组时，物体由几股绳子承担，拉力就是总重的几分之一.
8.【答案】C
【解析】【解答】读图分析可知，最上和最下两只都是定滑轮，只是改变了力的方向，而中间一只滑轮相对于瘦子来讲，只是改变了力的方向，为定滑轮；
相对于胖子来讲，则是一只费力的动滑轮；
因此，可知当装置匀速运动时，各力的关系为 ， 。
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C．
【分析】根据动滑轮和定滑轮的特点分析判断.
9.【答案】C
【解析】【解答】A、 M处滑轮的轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，A不符合题意；
B、提升货物过程中的有用功W有用=Gh=5000N×6m=3×104J，B不符合题意；
C、由图知n=3，则拉力端移动距离s=3h=3×6m=18m，拉力做的总功W总=Fs=2200N×18m=3.96×104J，拉力做功功率：P= = =1980W，C符合题意；
D、只增加货物所受的重力，有用功增加，额外功不变，有用功占和总功的比值变大，滑轮组的机械效率也会随之增大，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】定滑轮不能省力，只能改变力的方向；理解滑轮组的特点，有用功、总功、功率、机械效率等公式的计算，理解各物理量的含义是解题的关键。
10.【答案】D
【解析】【解答】若不计滑轮自重及摩擦，①是动滑轮，省一半力， ；
②是定滑轮，单独使用都不能既省力、F2=G；
③滑轮组有三段绳子承担物重故
20
④滑轮组有二段绳子承担物重故
则省力情况相同的是①④。
故答案为：D。
【分析】本题考查了学生对滑轮和滑轮组的理解和掌握，理解动滑轮、定滑轮的特点和力的关系是解题的关键。
11.【答案】A
【解析】【解答】（1）由图甲可知：n＝2，∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦，∴F甲＝ （G物G轮）＝ （400N 20N）＝210N，W甲＝F甲S甲＝F甲×2h甲＝210N×2×10m＝4200J，p甲＝ ＝42W．（2）由图乙可知：n＝3，∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦，∴F乙＝ （G物G轮）＝ （400N 20N）＝140N，W乙＝F乙S乙＝F乙×3h乙＝140N×3×10m＝4200J, p乙＝ ＝42W．由以上可得：W甲＝W乙 ， P甲＝P乙 ．
故答案为：A．
【分析】在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功（W=Gh），对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和（W总=W有+W额），机械效率是有用功与总功的比值（）.
12.【答案】C
【解析】【解答】A、利用斜面可以省力，A不符合题意；
B、利用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，B不符合题意；
C、使用定滑轮只能改变力的方向，不能改变力的大小，C符合题意；
D、由图知动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂知使用此杠杆可以省力，D不符合题意。
故答案为：C。【分析】A、斜面是省力的机械；B、使用滑轮组时，通过动滑轮省力，通过定滑轮改变力的方向；C、定滑轮的实质是等臂杠杆；D、先判断杠杆的种类，再根据杠杆的平衡条件分析判断。
二、填空题
13.【答案】104；15
【解析】【解答】（1） ， ，根据图得出n=2，不计滑轮和钢绳自重和摩擦，可以得出A端受到的拉 ；（2）某段时间内坠砣串下降了30cm，所以输电线A端向左移动的距离为 ；
故答案为：(1). 104 (2). 15
【分析】利用G=mg求坠砣总重力。不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G=FA ， 坠砣串下降高度h=nsA.
14.【答案】400；4500
【解析】【解答】重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，由于力的作用是相互的，所以人会受到300N的向上的拉力，所以此时工人对地面的压力为：
；
从A点看，通过滑轮组，有三段绳子向下拉着滑轮，再加上一个滑轮的重，A点受到的拉力为：
根据杠杆平衡条件得： ，代入得：
解得：
因为力的作用相互，绳子对M向上的拉力也为500N，所以M对地面的压力为：
。
故答案为：400；4500.
【分析】根据重力和拉力计算压力，结合杠杆平衡条件计算杠杆对物体的拉力，利用合力的计算求物体对地面的压力.
15.【答案】780N；0.6m
【解析】【解答】此滑轮组中有三段绳子承担物重，因此F＝（G轮＋G物）／3，所以G物＝3×260N－50N＝730N，绳子自由端下降的高度为重物上升高度的三倍．
故答案为：780N；0.6m。
20
【分析】根据力和在力的方向上移动距离的乘积计算功的大小，绳子拉长的长度和滑轮组的绳子的股数有关.
16.【答案】几分之一
【解析】【解答】根据滑轮组的工作特点知：
在使用滑轮组时，动滑轮和重物（阻力）由几段绳子来承担，那么所需要的拉力就为它们的几分之一。
即： 。
故答案为：几分之一.
【分析】使用滑轮组时，绳子自由端的拉力和总重的关系是：重物（阻力）由几段绳子来承担，那么所需要的拉力就为它们的几分之一。
17.【答案】0.6；1.8；75
【解析】【解答】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： ；
物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的有用功为：
；
小勇对绳的拉力F＝4 N，则做的总功为：
；
该滑轮组的机械效率为： 。
故答案为：0.6；1.8；75.
【分析】利用力和距离的乘积计算功，有用功和总功的比值计算机械效率.
18.【答案】B；甲承担物重的绳子段数多，所以省力．两滑轮组的有用功、额外功和总功都相同，所以机械效率一样大
【解析】【解答】分析甲、乙两图可知,n甲=3、n乙=2；因绳重和摩擦忽略不计,所以由F= (G+G动)可知，甲图更省力；
由η= = = 可知，甲乙滑轮组的机械效率一样.
故答案为：B；甲承担物重的绳子段数多，所以省力．两滑轮组的有用功、额外功和总功都相同，所以机械效率一样大.
【分析】由图知，两滑轮组通动滑轮绳子的段数n，绳重和摩擦忽略不计，根据F=（G+G动）比较拉力的大小；
由η=分析判断两滑轮组的机械效率的大小关系.
19.【答案】0.2G+0.2N
【解析】【解答】根据表中数据，G每增加1N，F就增加0.2N，进而可知F=0.2G+0.2N
【分析】结合表格数据，推导出拉力F与重力G的关系即可.
20.【答案】600N
；480N
【解析】【解答】动滑轮上一共有4段绳子，所以绳子的拉力为F＝ ＝600N。要使滑轮组更加省力，绕法如下图，
20
此时动滑轮上一共有5段绳子，绳子的拉力为:F'＝ ＝480N.
故答案为：600N，480N.
【分析】动滑轮上一共有4段绳子，所以绳子的拉力为F＝ 2400N/ 4，先连接动滑轮更省力.
21.【答案】20；10
【解析】【解答】如图所示，弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N；则物体A受到拉力为10N；又因物体A做匀速直线运动，则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力，则摩擦力大小也是10N；
拉力F=2f=2×10N=20N．
故答案为：20；10．
【分析】物体A匀速运动，受到的合力为零，故A物体所受拉力和摩擦力相等；动滑轮上有两段绳子，拉力F是A所受摩擦力的2倍.
22.【答案】80；32；8
【解析】【解答】①由图可知，n=2，物体沿水平方向移动8m；
则拉力作用点移动距离s=nh=2×8m=16m；
由W=Fs得，拉力：
F= = =80N；
功率：
P= = =32W．
②由η= 得：
W有用=ηW总=95%×1280J=1216J，
W额=W总﹣W有用=1280J﹣1216J=64J，
因为W额=G动h，
所以，G动= = =8N
故答案为：80；32；8．
【分析】结合功和物体移动的距离可以计算拉力的大小，利用功和时间的比值计算功率的大小，根据机械效率计算额外功，根据滑轮移动的距离计算滑轮的重力.
23.【答案】850N；80%
【解析】【解答】(1)由图可知，n＝3，物体和动滑轮的总重力：G＝(m轮+m材料)g＝(15kg+240kg)×10N/kg＝2550N，不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：F＝ G＝ ×2550N＝850N；(2)拉力做的有用功：W有用＝m材料gh＝240kg×10N/kg×10m＝24000J，拉力移动的距离：s＝3h＝3×10m＝30m；实际拉力为1000N,则拉力做的总功：W总＝F′s＝1000N×30m＝30000J，滑轮组的机械效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝80%.
故答案为：850N；80%.
【分析】滑轮组上物体有几股绳，拉力就是总重力的几分之一，利用有用功和总功的比计算机械效率.
三、计算题
24.【答案】（1）解:h＝vt＝ ×1500m/s×0.02s＝15m
（2）解:P＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×15m＝1.5×105Pa
（3）解:不计绳重及摩擦，F拉＝ (G物G轮F浮)， F浮＝G物G轮－nF拉＝4000N 500N－3×500N＝3000N， F浮＝ρ水gV排 ，V排＝ ＝0.3m3＝V工件
（4）解:工件在水中匀速上升时，η＝66.7
【解析】【分析】（1）利用s=vt求出超声波传播的距离，沉船在水下的深度等于超声波传播距离的一半；
（2）利用液体压强计算公式p=ρgh求出受到的压强；
（3）根据滑轮组F=（G-F浮+G轮）和阿基米德原理F浮=ρ水gV排可求工件的体积；
20
（4）不计绳重和摩擦，克服货物在水中拉力做的功为有用功，克服货物在水中拉力和动滑轮重做的功为总功；则该滑轮组的机械效率，利用η=×100%求出滑轮组的机械效率.
25.【答案】（1）解:根据题意知道，物体下降速度是：v=h/t=3m/3s=1m/s；
由图知道滑轮组的有效绳子段数是n=4，所以工人放绳的速度是：v绳 =4v物 =4×1m/s=4m/s
（2）解:因为n=4，所以绳子运动距离是：s=4h=4×3m=12m；
工人放绳子的有用功是：W有用=Gh=160N×3m=480J；
放绳子的总功是：W总 =Fs=50N×12m=600J；
所以，滑轮组的效率是：η1 =W有用/W总×100%=480J/600J×100%=80%
（3）解: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）/n知道，动滑轮重力是：G动=4F-G=4×50N-160N=40N；
又因为η1：η2 =4：3，所以物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率是：η2 =3η1/4 =3/4×80%=60%；
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是：η2 =W′有用/W′总=F拉物h/F拉物h+G动h=F拉物/F拉物+40N=60%，解得F拉物 =60N；
当完全入水后，动滑轮受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可知：4F绳=F拉物+G动 ， 故人对绳子的拉力是：F绳=（F拉物 +G动）/4=（60N+40N）/4=25N，
此时人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，由于物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；而人的重力是：G人=m人g=50kg×10N/kg=500N，人受到竖直向上的支持力是：F支 =G人 +F绳=500N+25N=525N，根据物体间力的作用是相互的知道，则人对地面的压力是525N
【解析】【分析】利用滑轮组绳子的股数可以计算拉力的速度，利用力和距离的乘积计算功的大小，利用有用功和总功的比值计算机械效率，利用机械效率的不同计算压力.
26.【答案】（1）天平
（2）10.0
（3）83.3%；0.12
【解析】【解答】（1）由于已知钩码的质量是200g，所以实验中不需要测量质量，故多余的器材是天平；（2）由图知道，刻度尺的分度值为1cm， B的刻度为10.0cm，所以，钩码上升的距离是10.0cm；（3）根据题意知道，弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，绳端上升的高度是：s=20.0cm，滑轮组做的总功是：W总=Fs=1.2N×20×10-2 m=0.24J
所以，拉力F做功的功率是：P= W总/t=0.24J/2s=0.12W
滑轮组做的有用功是：W有用=Gh=mgh=0.2g×10N/kg×10×10-2 m=0.2J
η=W有用/W总×100%=0.2J/0.24J×100%=83.3%
【分析】根据物体的重力和高度计算有用功，利用拉力和绳子拉长的长度计算总功，利用有用功和总功的比值计算机械效率，利用功和时间的比值计算功率。
27.【答案】（1）解：由图甲知道，承担物体AB的有效段数是n=2，由图乙知道，从D到E的过程中，绳子自由端的拉力大小不变，由此可知，D点应是物体A的下表面刚好离开水面的时候，E点应是B的上表面刚好到达水面的时候，即此过程物体运动的距离就是A、B间绳子的长度，所以，正方体A、B之间的绳子长度是：L绳 =s绳DE/2=（0.45m−0.15m）/2=0.15m；
（2）解：由图乙知道，CD段对应的过程是物体A出水面的过程，此过程绳端移动的距离是0.15 m，即物体A上升的距离是：h=0.15m/2=0.075m；
此过程中，A、B排开液体的体积变化量，即为物体A的体积，即△V排 =VA =S容△h ，
设物体A的边长为L，因为容器内部底面枳是正方体下表面积的4倍，所以，L3 =4L2 ×（L-0.075m），解得L=0.1 m。
所以，物体A的体积是：VA =VB =L3 =（0.1m）3 =10-3 m3 ，
物体A浸没时受到的浮力是：FA =ρ水gV排=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×10-3 m3=10N，
因为A、B两物体的体积相同，所以物体B浸没时受到的浮力是：FB=FA=10N，
根据题意和图乙知道，在C点时，绳端的拉力是：F0 =（GA+GB+G轮−FA−FB）/2，
在D点时，绳端的拉力是：4F0/3=（GA+GB+G轮−FB）/2，
因为AB是体积相同的实心正方体，由图乙发现，E、J间的距离小于C、D间的距离，说明在B物体露出水面的运动过程中， A、B间的绳子断了，且绳子断了之后绳端的拉力是：F0 =（GA+G轮）/2，联立上式解得：GA =25N，GB =20N，F0 =15N，
所以，A的质量是：mA=GA/g=25N/10N/kg=2.5kg，B的质量是：mB=GB/g=20N/10N/kg=2kg，
20
A的密度是：ρA =mA/VA=2.5kg/1×10−3m3=2.5×103 kg/m3
B的密度是：ρB =mA/VA=2kg/1×10−3m3=2×103 kg/m3
（3）解：根据题意知道，绳子断开瞬间与初始状态相比，页面的高度差最大，所以，水对容器底部的压强变化也最大，又因为水平面上的圆柱形容器中，液体对容器底部的压力的变化量是：△F=△F浮 ，
A、B间绳子在J点断开的瞬间，此时绳端的拉力是：3F2/2=（GA+GB+G轮−F′B）/2，解得此时B受到的浮力是：F′B=5N，
所以，△F=△F浮=（FA +FB） -F′B=10N+10N-5N=15N，
故对容器底部压强的最大变化量是：△p=△F/S=15N/4SA=15N/4×(0.1m)2=375Pa
【解析】【分析】根据图像分析拉力的大小，推出浮力的大小，受到的浮力的大小不同，使用滑轮组时的拉力大小不同，根据浮力计算物体的体积，根据物体的质量和体积计算密度.
28.【答案】（1）解：使物体上升h=2m，滑轮组做的有用功：
（2）解：由 得拉力做的总功： ，
由图知，n=3，拉力端移动距离 ，由 得绳端拉力： ；
（3）解： ，不计绳重和摩擦， ，动滑轮重： ．
【解析】【分析】利用物体重力和升高的高度计算有用功，利用滑轮组的机械效率计算总功，根据总功和绳子拉长的长度计算拉力的大小，总功是有用功和额外功的和。
29.【答案】（1）解：根据图乙知，前30s时，拉力不变，且较小，所以物体浸没在水中，30s到40s时，拉力减小，说明物体露出水面时，40s后，拉力又不变，说明物体离开水面，最大即重力与最小拉力的差即为浮力：
，
根据阿基米德原理得，物体的体积为：
。
（2）解：不计摩擦、水的阻力及绳重时，水面下时的效率为80%，即：
解得：
离开水面后，机械效率为：
。
（3）解：由图知，两段绳子承担物重，所以电动机的拉力为：
，
根据 得，电动机的输出功率为：
，
电动机的输入功率为：
，
电动机的发热功率为：
，
根据 得，线圈的电阻为：
。
【解析】【分析】利用对物体的拉力的差计算浮力的大小，利用浮力计算排开液体的体积，根据滑轮组的机械效率和物体的重力计算动滑轮的重力的大小，利用绳子的股数计算滑轮组上的拉力的大小，结合功率和电压、电流计算电阻.
30.【答案】（1）解:箱子受到的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N．
答；箱子受到的重力为400N
20
（2）解:根据不计绳重和摩擦时动滑轮是由两股绳子承担可知：
F= （G+G动）
∴G动=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N；
答：动滑轮的重力为100N
（3）解:∵滑轮组是有两股绳子承担，且h=2m，
∴s=2h=2×2m=4m，
∴v= = =0.4m/s．
答：拉力的速度为0.4m/s
【解析】【分析】根据物体的质量可以计算重力，根据动滑轮有两股绳子计算动滑轮重力，也可以计算拉力速度。
31.【答案】（1）解：W有=Gh=mgh =80kg×10N/kg×5m=4000J
（2）解：W总=FS=500N×（5×2）m=5000J
η= W有/ W总=4000J/5000J=80%
（3）解：P= W总/t=5000J/60s=83.3w
【解析】【分析】（1）利用W有=Gh计算有用功；
（2）利用s=nh计算出绳子自由端移动距离，利用W总=Fs计算总功，利用η=计算机械效率；
（3）利用P=计算功率.
32.【答案】（1）解:由图知，通过动滑轮的绳子段数n＝2，绳端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，拉力做的功：W总＝Fs＝100N×4m＝400J
答：拉力所做的功为400J
（2）解:拉力的功率：P＝80W
答：拉力的功率为80W
（3）解:不计绳重和摩擦，所做的额外功：W额＝G动h＝50N×2m＝100J，由W总＝W有用+W额可得，有用功：W有用＝W总﹣W额＝400J﹣100J＝300J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝ ×100%＝75%。
答：滑轮组的机械效率为75%
【解析】【分析】（1）由s=nh计算绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的总功；
（2）利用P=求出拉力的功率；
（3）根据W=Gh求出额外功，再根据W总=W有用+W额求出有用功，由机械效率公式计算滑轮组的机械效率.
33.【答案】（1）解:不用力拉绳子时，浮体C总体积的3/5浸入水中，因此C所受浮力为F浮＝ 水gV排＝ 水g . V＝1.0 . 103kg/m3 10N/kg 0.5m3＝3000N
（2）解:由图可知，当物体B未出水时，手拉绳的功率P＝60W，绳子移动的速度为v＝3 . 0.1m/s＝0.3m/s,则人用的拉力F1＝ ＝200N
（3）解:物体B未出水时，C受到的浮力 . ＝F浮 F1＝3000N . 200N＝3200N,的 ＝0.32m3, 再将B放在C上，同时松开绳子，此时浮子C露出水面的体积相对于B未出水时减小0.1 m3,即此时 . ＝0.32m30.1m3＝0.22m3,此时C受到的浮力 水g ＝1.0 . 103kg/m3. 10N/kg 0.22m＝2200, 人站在C上没有用力拉绳子时，C所受浮力为3000N,因此B的重力为GB＝ F浮＝3000N 2200N＝80
（4）解:根据杠杆平衡条件，GA OD＝F总OE, F总＝ GA＝ mAg＝ 315kg 10N/kg＝2100N,分析可知，F总-G定＝3100N ，此时拉力F＝ F总
20
＝750知，B离开水面时，功率P2＝120W,此时拉力F2＝ ＝400N,故G动＝3F2GB＝3 400N 800N＝400N,则G物＝1850N，由题意可知，重物最大1850N，当重物离开水面时，效率最大，η＝ 82
【解析】【分析】（1）利用阿基米德原理F浮＝ ρ 水gV排求解即可；
（2）利用功率计算公式P=Fv可求得拉力的大小．
（3）先从图象中读出未被提出水面匀速上升和完全提出水面后匀速上升的功率，利用P=Fv求出拉力之间的关系，然后分别对D在水中匀速上升时、D在空气中匀速上升时，动滑轮及物体B和D整体、杠杆、定滑轮的受力分析，以及物体A单独在地面、D在水中、D在空气中的受力分析，分别列出关系时，结合各关系式之间的关系以及已知量求出动滑轮重；先求出D的重力，然后根据与B重力有关的关系式得出B的重力；
（3）根据求出D完全提出水面后，滑轮组提升圆柱体B的机械效率.
34.【答案】（1）解：由图乙可知，绳子自由端移动的距离为0﹣4m时，拉力为100N不变，此时物体没有露出水面，4﹣6m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6﹣8m时拉力为200N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N，由图可知，n=4，所以绳子自由端移动的距离s=nh=4×1m=4m，小雨做的功是W=Fs=200N×4m=800J
（2）解：根据η=W有/W总可得，物体在空中上升1m做的有用功：W有用=ηW总=85%×800J=680J，根据W=Gh可得，物体的重力：G=W有/h=680J/1m=680N，
根据F=1/n（G+G动）可得，2G动=4F﹣G=4×200N﹣680N=120N，所以每个滑轮的重力为60N
（3）解：物体没有露出水面之前受到的拉力为F′=4×100N=400N，重力G=680N，2个动滑轮的重力为120N，所以，物体完全浸没时受到的浮力F浮=G+2G动﹣F′=680N+120N﹣400N=400N，根据F浮=ρ水gV排可得物体的体积：
V=V排=F浮/ρ水g=4×10﹣2m3 ， 物体的质量m=G/g=680N/10N/kg=68kg，则物体的密度ρ=m/V=1.7×103kg/m3
【解析】【分析】（1）利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，再根据图象读出拉力大小，利用W=Fs计算小雨做的功；
（2）根据η=可求出物体在空中上升1m做的有用功，然后根据W=Gh求出物体的重力，再利用F=（G+G动）计算滑轮的重力；
（3）利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求出物体排开水的体积，利用密度公式ρ=求解密度.
20
微信/支付宝扫码支付