1、1专题十六 机械效率计算题计算题是物理中考的主要内容，在中考试卷中占有很大比例。计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主，它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平，同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。解答计算题应该首先明确它的特点，避免盲目和无从下手的尴尬，同时明确题目涉及的物理现象和物理知识，明确要解决的问题是什么，找准关系，有的放矢的按要求进行合理的计算。计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型，要求较高，分值较高，并要求有计算过程和步骤，每一步骤都有相应分值。计算题在
2、中考题中常被列为压轴题目。计算题的特点是：(1)结果合理性：这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度它要求学生用生活实践，社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断，留取合理的，舍弃不合理的。(2)知识综合性：这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起，利用各个过程或各种现象之间的相切点，解答要解决的问题。它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。(3)应用性：这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中，它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感，同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。1.计算题解题步骤2第一步：认真审题。明确现象
3、和过程，确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步：找关系。也就是针对题目内容分析综合，确定解决问题的方向，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系。第三步：列出表达式。这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系，根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式。第四步：代人数据求解。这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后，把已知量的数据代人计算式中，通过正确运算，得出答案。同时对答案进行合理化验证，最后确定正确答案。2.解答方法(1)简化法：这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理，找出题目中的相关环节或相关点，使要解
4、决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化，可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱，把要解答的问题解决。(2)隐含条件法：这种方法是通过审题，从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中，挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件，这种挖掘隐含条件能使计算环节减少，而且所得到的答案误差也小。(3)探索法：这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。判断出所涉及或应用的物理模型，然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式，通过计算得出要求解的正确答案。(4)极值法：这种方法也叫端点法。它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。用这种方法
5、解答问题时，应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围，然后确定变化的规律或方向，最后用相对应的物理规律或物理概念，一个对应点一个对应点地计算取值。（5）应用类分析法：运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程，然后求解未知量。3机械效率的计算题是中考的常考题型，同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧，准确地辨析哪个力做的功是有用功，哪个力做的功又是总功，就能正确快速地解题。1.机械效率计算公式： %10总有 用W。
6、2.滑轮组的机械效率（1）滑轮组（竖直方向提升物体）： FSGh（h 为物体提升高度，F 为拉力，S 为绳子自由端走的距离）。 （2）滑轮组（水平方向拉动物体）： FSfl（f 为摩擦力， l 为物体移动距离，F 为拉力，S 为绳子自由端走的距离）。 3.斜面的机械效率： FSGh(h 为斜面高，S 为斜面长，G 为物重，F 为沿斜面对物体的拉力)。一、填空题【典例 1】（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 N；如果向水桶内再加入 40N 的水，提起时动滑轮的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。4【解析】
7、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】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。二、选择题【典例 2】（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%，
8、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 400JC拉力 F 的功率为 9W D物体与地面间的滑动摩擦力为 72N【解析】A、由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离：s 绳 =3s 物 =3v 物t=30.1m/s10s=3m，故 A 正确；B、拉力做功为：W 总 =Fs 绳 =30N3m=90J，有用功：W 有 =W 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 = = = = 得，物体与地面间的滑动摩擦力：f=3F=80%330N
9、=72N，故 D 正确。5故选 ACD。三、综合计算题【典例 3】（2018潍坊）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。【解析】（1）由图知，n=2，则绳子自由端移动的距离：s=2h=210m=20m，工人做的功：W 总 =Fs=240N20m=4800J；（2）提升物体做的有用功：W 有 =Gh=400N10m=4000J，则滑轮组的机械效率：= 100%= 100%83.3%。答：（1）工人做的功为 4800J；（2）滑轮组的机械效率 83.3%。一、填空题1（2018黔南）如图为某同学
10、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 ；6（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是 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 ，拉力 F 做功的功率是 W。【解析】（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，
11、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=1.2N0.2m=0.24J；有用功为：W 有 =Gh=mgh=0.2kg10N/kg0.1m=0.2J；机械效率为：= = =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。2.（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_，用该滑轮组提升更重的物体，机
12、械效率会_。（选填“变小”、“不变”或“变大”）【考点】机械效率、提高机械效率的途径。7【解析】所做有用功 W 有=Gh=720N 10m=7200J ；机械效率 有总 720J1%60%。提高机械效率的措施，有用功一定时，减小额外功；额外功一定时，增大有用功，对于同一滑轮组可增大提升 物体重力提高机械效率。故答案为：60%、变大。3.（2018南京）用如图所示滑轮组将重 85N 的物体匀速提升 2m，拉力 F 为 50N。此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 ，根据已知条件，以下四个物理量：动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率，还能求出的有 和 （选填序号）。【解
13、析】（1）利用 W=Gh 求拉力做的有用功；（2）由图可知，n=2，拉力端移动的距离 s=2h，利用 W=Fs 求拉力做的总功；（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（4）使用滑轮组提升重物时，由于动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度；不计摩擦和绳重，拉力 F= （G+G 轮 ）； 额外功等于总功减去有用功；拉力的功率等于拉力做的功与做功时间之比。【解答】（1）拉力做的有用功：W 有 =Gh=85N2m=170J；（2）由图可知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=22m=4m，拉力做的总功：W 总 =Fs=50N4m=200J；（3）滑轮组的机械效率：= = 100
14、%=75%；（4）因为动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度，大小为2m；8不计摩擦和绳重，拉力 F= （G+G 轮 ），据此可求动滑轮重力，但题目没有提高“不计摩擦和绳重”这个条件，无法计算动滑轮的重力；额外功等于总功减去有用功，W 额 =W 总 W 有用 =200J170J=30J；因为不知道做功时间，所以无法计算拉力的功率。可见，还能求出的有、。故答案为：170；200；85%；。4.（2018德阳）如图所示,沿斜面把质量为 12kg 的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 %,物体所受摩擦力是 N。【解析】知道
15、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。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】有用功：W 有 =Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J；拉力做的总功：W 总=Fs=100N2m=200J；则斜面的机械效率：= 有总 120J%=100%=60%；额外功：W额 =W 总 -W 有 =200J-120J=80J，所以物体所受的摩擦力：f=W 额 /s=80J/2m=40N。故答案为：60；40。5.（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
16、对绳子的拉力为 500N该过程中，工人所用装置的机械效率为 ，工人对绳子拉力的功率为 W。9【解析】 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(1)，利用滑轮组机械效率的公式 计算出滑轮组的机械效率； 已知绳子自s=2h=W有W总 =GhFs (2)由端被拉下的距离，根据公式 可求出拉力所做的功；根据 计算出拉力的功率。W=FsP=Wt解答： 由图可知 ，则绳子自由端移动的距离 ，(1) n=2 s=2h=24m=8m工人所用装置的机械效率： 。=W有W总 100%=GhFs100%=700N4m500N8m100%=70%拉力做的功： ，(2) W=Fs=500N8m
17、=4000J拉力的功率： 。P=Wt =4000J20s=200W故答案为： ，200。70%6. (2018海南)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 。【解析】动滑轮由两段绳子拉着物体上升，即 。总功为：拉力 F 的功率是： ；10有用功为：机械效率为： 。【答案】(1) 25；(2)80%。7.（2018淮安）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
18、人做功的功率是 W，动滑轮的机械效率是 。【解析】（1）有用功：W 有用 =Gh=400N6m=2400J；（2）由图知 n=2，则拉力端移动距离：s=2h=26m=12m，拉力做的总功：W 总 =Fs=250N12m=3000J，工人做功的功率：P= = =50W；（3）动滑轮的机械效率：= 100%= 100%=80%。故答案为：2400；50；80%。8.(2018泰 州 )如 图 所 示 ， 在 不 计 绳 重 和 摩 擦 的 情 况 下 ， 用 滑 轮 在 10s 内 将 重 为40N 的 物 体 匀 速 提 升 2m， 已 知 拉 力 F 为 25N， 则 在 这 个 过 程 中
19、拉 力 做 的 功 是_J， 滑 轮 组 的 机 械 效 率 是 _， 若 匀 速 提 升 重 为 80N 的 物 体 ， 则 这 个 滑 轮 组的 机 械 效 率 将 _（ 变 大 /变 小 /不 变 ） 。11【解析】（1）图可知，连接动滑轮绳子的股数 n，然后根据 s=nh 求出自由端移动的距离，再利用 W=Fs 求出拉力做的功；（2）先根据 W=Gh 求出拉力做的有用功，然后利用= 100%即可求出滑轮组的机械效率；（3）根据 = 100%= 100%=100%= 100%可判断滑轮组机械效率的变化情况。【解答】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数 n=2，绳子自由端移动的距离 s=2
20、h=22m=4m；则在这个过程中拉力做的功：W 总 =Fs=25N4m=100J；（2）拉力做的有用功：W 有 =Gh=40N2m=80J，则滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=80%；（3）由 = 100%= 100%= 100%= 100%可知，滑轮组的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。故答案为：100；80%；变大。9.(2018荆门)工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高 1m，长2m，物体重 500N，平行于斜画的拉力 200N，所用时间 10s。在此过程中，物体动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。重力势能
21、（选填“增大”、“减小”或“不变”）。拉力的功率为 W，把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功，则这个装置的机械效率为 。12【解析】（1）将物体从斜面底端匀速拉到顶端，质量不变，速度不变，则物体的动能不变。（2）物体沿斜面升高，质量不变，高度变大，所以其重力势能增大。（3）图中滑轮是动滑轮，则绳端通过的距离为：s=2L=22m=4m；拉力做功为：W 总 =Fs=200N4m=800J；拉力的功率为：P= = =80W；（4）此过程的有用功为：W 有 =Gh=500N1m=500J；这个装置的机械效率为：= = 100%=62.5%；故答案为：不变；增大；80；62.5%。二、选择题1.（20
22、18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 50WC拉力所做的功是 300J D斜面的机械效率是 80%13【解析】（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】（1）拉力 F 做的功：W
23、 总 =Fs=150N3m=450J；有用功：W 有用 =Gh=500N0.6m=300J，额外功：W 额 =W 总 W 有用 =450J300J=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：= = 100%66.7%，故 D 错。故选 A。2.（2018聊城）（多选题）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 400
24、N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）。A.工人做的总动为 9O0J；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%【解析】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】A、工人做的总功为：W 总 =Fs=400N3m=1200J；故 A 错误；14B、做的有用功为：W 有 =Gh=mgh=60kg10N/kg1.5m=900J；所做额外功为：W 额 =W 总 W 有 =1200J900J=300J；故 B 正确；C、工人做功的
25、功率为：P= = =80W；故 C 错误；D、斜面的机械效率为：= = 100%=75%；故 D 正确；故选：BD。3.（2018龙东）（多选题）如图所示，用滑轮组提升重物时，重 600N 的物体在 10s内匀速上升 1m。已知绳子的拉力为 400N，则提升重物的过程中（ ）。A绳子自由端被拉下 3m B做的有用功是 600JC滑轮组的机械效率为 80% D拉力 F 的功率为 80W【解析】A、由图可知，n=2，绳子自由端移动的距离 s=2h=21m=2m，故 A 错；B、做的有用功：W 有用 =Gh=600N1m=600J，故 B 正确；C、拉力做的总功：W 总 =Fs=400N2m=800
26、J，滑轮组的机械效率：= = 100%=75%，故 C 错；D、拉力做功的功率：P= = =80W，故 D 正确。故选：BD。154.（2018十堰）如图所示，滑轮组将重 50N 的物体 A 以 的速度沿水平地面匀0.2/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80%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 ；0.4C. 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【解析】 根据 求出拉力做的功，由速度的变形公式求出时间，然后根据(1) =求出拉力的功率； 由图示可知，滑轮组承
27、重绳子的股数 ，可知根据 ，= (2) =2 =2求出 2s 内绳子自由端移动的距离； 根据 求出滑轮组做的有用功； 由图示可(3)=有用总 (4)知，滑轮组承重绳子的股数 ，根据 求出摩擦力 f。=2=有用总 = =A、拉力做的功： ，总 =2=1021=20由 可得： ；拉力的功率： ，故 A 错误；= = 10.2/=5 =205=4B、2 s 内物体移动 ，自由端移动的距离=0.2/2=0.4，故 B 错误；=20.4=0.8C、拉力做的功： ，总 =2=1021=20由公式 得， ，故 C 错误；=有用总 有用 =总 =2080%=16D、滑轮组承重绳子的股数 ，根据 得， ，=2=
28、有用总 = = 80%= 210，故 D 正确。=16故选： D。165.（2018深圳）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【解析】由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数 n，拉力端移动的距离 ，利用s=nh求拉力做的总功，再利用 求功率；已知物体的重力和上升高度，利用W=FsP=Wt求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
29、W=Gh解答：由图可知，弹簧测力计的拉力是 2.4N ，故 A 正确；物体 2s 内匀速上升 0.1m，物体上升的速度为 ，故 B 正确；n=3，拉力端端移动距离v=st=0.1m2s=0.05m/s，拉力做的总功为： ；拉力的功率为：s=3h=30.1m=0.3m W总 =Fs=2.4N0.3m=0.72J，故 C 错误；拉力做的有用功为： ；P=W总t =0.72J2s=0.36W W有用 =Gh=6N0.1m=0.6J滑轮组机械效率为： 。故 D 正确；=W有用W总 =0.6J0.72J100%83.3%故答案为 C。6.(2018咸宁)如图所示，用滑轮组在 4s 内将重为 160N 的
30、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（ ）。17A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%【解析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为 3，根据 s=nh 求出绳端移动的距离；（2）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；（3）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。【解答】由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=32m=6m，故 A 错误；不计摩擦及绳重，
31、拉力：F= （G+G 动 ）= （160N+20N）=60N，故 C 错误；拉力做功：W 总 =Fs=60N6m=360J，拉力做功的功率：P= = =90W，故 B 正确；有用功：W 有用 =Gh=160N2m=320J，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%88.9% ，故 D 错误。故选 B。7(2018齐齐哈尔) （多选题）小庆家买了新楼房，为了搬运装修材料，设计了如图所示的滑轮组，已知动滑轮和装货物的箱子共重 100N，一次提升重 500N 的材料到 12m高的楼上，绳重和摩擦忽略不计，则此过程中，下列说法正确的是（ ）。18A工人提升重物时，绳上的拉力为 300N；B工人做的有
32、用功是 6000J；C工人做的总功是 10800J；D滑轮组的机械效率为 83.3%【解析】A、由图知，n=2，绳重和摩擦忽略不计，则绳端的拉力：F= （G+G 轮+箱 ）= （500N+100N）=300N，故 A 正确；B、工人做的有用功：W 有用 =Gh=500N12m=6000J，故 B 正确；C、拉力端移动的距离：s=2h=212m=24m，拉力做的总功：W 总 =Fs=300N24m=7200J，故 C 错；D、滑轮组的机械效率：= = 100%83.3%，故 D 正确。故选：ABD。8. (2018哈尔滨) 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
33、 0.1m，拉力 F 为 1.2N，下列说法正确的是（ ）。19A. 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【解析】本题考查动滑轮的知识。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 选项错误；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；C.提升重物的有用功 W 有用=2N0.1m=0.2J，拉力 F 总功 W 总=1.2N0.2m=0.24J，所以效率 =W 有用/W 总 100%=83.3%，C
34、选项正确；D.拉力 F 做的有用功等于 0.2J，D 选项错误。故选 C。三、综合计算题1.（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。【解析】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 =求滑轮组的机械效率。20【解答】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=600N2m=1200J；拉力所做的
35、总功：W 总 =W 有用 +W 额 =1200J+300J=1500J；则滑轮组的机械效率：= = 100%=80%。答：滑轮组的机械效率为 80%。2.（2018呼和浩特）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。【解析】（1）甲图，n 1=2；乙图，n 2=3，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
36、滑轮重力，因为不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率 = = = ，所以甲、乙两装置的机械效率相同，利用 =计算。21【解答】（1）由图知，甲图中，n 1=2；乙图中，n 2=3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力 F= G，两次拉力 F1和 F2之比：F 1：F 2= G： G= ： =3：2；（2）重物的重力：G=mg=0.4kg10N/kg=4N，动滑轮的重力：G 轮 =m 轮 g=0.1kg10N/kg=1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率 = = = ，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： 1= 2= = 100%=80%。答：（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，
37、两次拉力 F1和 F2之比为 3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是 80%。3（2018泸州）如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为 G=80N 的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力 F 随时间 t 变化的图象如图乙所示，重物上升的速度 v 随时间变化的图象如图丙所示。已知在 2s4s 内重物上升的竖直高度为 2m，求：（1）在 4s6s 内，重物克服重力做功的功率；（2）在 2s4s 内，绳自由端下降的平均速度；（3）在 02s 内，重物对地面的压力大小。22【解析】由滑轮组的结构可以看出，
38、承担物重的绳子股数 n=3，则拉力 F 移动的距离s=3h。（1）由 Ft 图象得出在 4s6s 内的拉力 F，由 vt 图象得出重物上升的速度，利用 P= = =Fv 求出克服重力做功的功率；（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数，根据 s=nh 求出绳子自由端移动的距离，利用 v= 求出绳子自由端移动的速度；（3）由丙图可知，物体在 4s6s 内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力，利用 F= （G 物 +G 动 ）求出动滑轮重，此时物体静止在地面上，根据力的平衡条件求出地面的支持力，根据力的作用是相互的，求出对地面的压力。【解答】（1）由图丙可知，在 4s6 内，重物做匀速直线运动，其速
39、度 v3=2.0m/s，由 P= = =Fv 得，重物克服重力做功的功率：P=Gv 3=80N2.0m/s=160W。（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数 n=2，已知在 2s4s 内重物上升的竖直高度为 2m，则绳子自由端移动的距离：s=nh=22m=4m，所用的时间 t=4s2s=2s，则在 2s4s 内，绳自由端下降的平均速度：v= = =2m/s。（3）由丙图可知，物体在 4s6s 内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3=50N，因为不计绳重和摩擦，则由 F= （G 物 +G 动 ）得，动滑轮的重力：23G 动 =nF3G 物 =250N80N=20N，在 02s 内，由图乙可知
40、此时的拉力 F1=30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及 2 股绳子向上的拉力而处于静止状态，由力的平衡条件得，F 支 +2F1=G+G 动 ，则地面对物体的支持力：F 支 =G 动 +G 物 2F 1=20N+80N230N=40N，根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力：F 压 =F 支 =40N。答：（1）在 4s6s 内，重物克服重力做功的功率为 160W；（2）在 2s4s 内，绳自由端下降的平均速度为 2m/s；（3）在 02s 内，重物对地面的压力大小为 40N。4.（2018孝感）搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直
41、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：41022提升时绳自由端的速度为多少；(1)若拉力 F 的大小为 150N，则拉力的功率为多少；(2)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；(3)24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 ，(4) 2.0104则所提升货物的重力为多少。【解析】 重物上升速度： ，由图可知， ，(1)物 =220=0.1/ =3则提升时绳自由端的速度： ，=3物 =30.1/=0.3/拉力的功率： ；(2)=1500.3/=45已知 ，则滑轮
42、组的机械效率：(3) =360；= 3601503100%=80%在上述过程中， ， ，(4) =150=360不计绳重和摩擦，拉力 ，=13(+动 )则动滑轮的重力： ，动 =3=3150360=90当提升另一重物时，工人对高台的压力：，压 =2.010441022=800压力和支持力是一对相互作用力，则 ，压 =支 =800此时人受向下的重力、向下的绳子拉力和向上的支持力，则有： ，人 +拉 =支所以，人对绳子末端的拉力： ，拉 =支 人 =800640=160由 得，此时所提升货物的重力：拉 =13(+动 )。=3拉 动 =316090=390答： 提升时绳自由端的速度为 ， 若拉力 F
43、 的大小为 150N，则拉力的功率(1) 0.3/(2)为 45W； 若上述过程中所提货物重为 360N，则滑轮组的机械效率为 ； 所提升货(3) 80%(4)物的重力为 390N。5.(2018遵义)工人师傅用如图所示的滑轮组匀速提升重 1200N 的建筑料，建筑材料在 30s 内上升了 3m。25（1）求工人师傅做的有用功；（2）提升该建筑材料时滑轮组的机械效率为 80%，求工人师傅对绳端拉力的功率。【解析】（1）工人师傅做的有用功：W 有用 =Gh=1200N3m=3600J；（2）由 = 得：拉力做的总功： W 总 = = =4500J，工人师傅对绳端拉力的功率：P= = =150W。
44、答：（1）工人师傅做的有用功 3600J；（2）工人师傅对绳端拉力的功率 150W。6.(2018达州)（7 分）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 1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 2.5103 m2，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压
45、强变化了 4104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。26（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。【解析】（1）当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：= = = ，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；（2）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 =3FG 物 =3400N90kg10N/kg=300N，此时人对地面压力：F 压 =G
46、 人 F=60kg10N/kg400N=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=4104Pa2.5103 m2=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 =60kg10N/kg300N=300N，且 F= （F 拉 +G 动 ）= （G 物 F 浮 +G
47、动 ）所以：F 浮 =G 物 +G 动 3F=90kg10N/kg+300N3300N=300N；（3）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，27由 v=nv 物 可得，物体的上升速度：v 物 = = =0.2m/s。答：（1）A；（2）物体浸没在水中时受到的浮力为 300N；（3）物体上升的速度为0.2m/s。7.（2018赤峰）如图所示，叉车把质量为 2t 的重物从地面匀速竖直提升 1.5m，用时 7.5s。叉车消耗柴油 5g，若柴油完全燃烧（柴油热值为 4.3107J/kg，g10N/kg）。求：（1）提升过程中重物上升的速度；（2）叉车提升重物过程中做的有用功；（3）叉车提升重物过程中的效率。【解析】（1）提升过程中重物上升的速度：v= = =0.2m/s；（2）叉车提升重物过程中做的有用功：W=Gh=mgh=2103kg10N/kg
