苏科版中考物理复习卷-机械效率计算-附解析教师版

第页…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○……○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………苏科版中考物理复习卷19机械效率计算一、单选题1.光头强用如图所示的装置将200N的蜂蜜匀速提高3m，送给楼上的熊大、熊二，所用的拉力是125N，不计桶重、绳重和摩擦。下列说法不正确的是（

）A.

绳子自由端移动的距离为6m

B.

拉力做的功为750JC.

动滑轮重50N

D.

该滑轮组的机械效率为75%【答案】D【解析】【解答】A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，则绳子自由端移动的距离s=2h=2×3m=6mA正确，不符合题意；B．拉力做的功W总=Fs=125N×6m=750JB正确，不符合题意；C．不计桶重、绳重和摩擦时，据滑轮组的特点F=1nC正确，不符合题意；D．提升蜂蜜所做的有用功W有=Gh=200N×3m=600J该滑轮组的机械效率η=D错误，符合题意。故答案为：D。【分析】根据拉力和距离的乘积计算做功；利用拉力和物体的重力可以计算动滑轮重力的大小；利用有用功和总功的比值计算机械效率。2.如图所示，用动滑轮提起一重为80N的物体，在10s内将物体匀速提高5mA.

手对绳子的拉力为40N

B.

拉力做功的功率为50C.

手拉绳子移动的速度为0.5m/s

D.

该装置的机械效率为【答案】B【解析】【解答】A．手对绳子的拉力为F=G+A不符合题意；B．拉力做的总功为W拉力做功的功率为P=B符合题意；C．由P=Fv可知，手拉绳子移动的速度为v=C不符合题意；D．有用功为W机械效率为η=D不符合题意。故答案为：B。【分析】动滑轮绳子的拉力等于总重力的一半；根据力和距离的乘积计算做功多少；根据功率和拉力的比值，可以计算移动的速度；根据有用功和总功的比值计算机械效率。3.2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m．已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是（

）A.

水平地面对工人的支持力为300NB.

动滑轮重为50NC.

人对绳子拉力的功率为120WD.

支架受到滑轮组的拉力为850N【答案】D【解析】【解答】AB．设动滑轮的重力为G动，则有η解得G人对绳子的拉力F=水平地面对工人的支持力为FAB不符合题意；C．绳子自由端上升的速度v人对绳子拉力的功率为P=FC不符合题意；D．支架受到滑轮组的拉力为850NFD符合题意。故答案为：D。【分析】根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算动滑轮的重力；结合物体重力和动滑轮重力，可以计算绳子上的拉力；利用力和速度的乘积，可以计算功率的大小；根据所以拉力和定滑轮的重力，可以计算定滑轮上的拉力大小。4.将一个定滑轮和挂有一个重6N钩码的动滑轮分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组。在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m。不计摩擦和绳重。设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则（

）A.

η甲＞η乙

B.

η甲＜η乙

C.

η甲≈55.5%

D.

η乙≈83.3%【答案】D【解析】【解答】由图可知，甲、乙滑轮组中n1=2、n2=3，不计摩擦和绳重时滑轮组的机械效率分别为ηη即η甲=η乙，D符合题意，ABC不符合题意。故答案为：D。【分析】根据物体重力和动滑轮的重力，可以计算滑轮组的机械效率。5.滑轮是提升重物时经常用到的一种机械，工人师傅用500N的拉力F，利用图所示的滑轮将重800N的重物在30s内匀速提高了6m下列判断正确的是（

）A.

绳端移动的速度为0.2m/s

B.

该滑轮的机械效率为62.5%C.

工人师傅拉绳子的功率为200W

D.

提升重物所做的有用功为3600J【答案】C【解析】【解答】A．重物在30s内匀速提高了6m，则重物的运动速度为v物动滑轮上绳子的股数为2股，所以绳端移动的速度为0.4m/s，A项不正确；B．滑轮组的机械效率为η=B不符合题意；C．工人师傅拉绳子的功率为P=Fv=500C符合题意；D．提升重物所做的有用功为W=GℎD不符合题意。故答案为：C。【分析】路程和时间的比值计算速度，根据物体的重力和拉力可以计算动滑轮的机械效率，拉力和速度的乘积计算功率的大小，物体的重力和高度的乘积计算有用功。6.如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则（

）A.

拉力的功率为50W

B.

滑轮组中动滑轮重10NC.

该滑轮组的机械效率为90%

D.

绳子自由端移动的速度为0.5m/s【答案】C【解析】【解答】由乙图可知绳子自由端和物体移动距离比为3，故绳股数n=3。AD．由乙图可知4s绳子自由端移动了6m，故自由端的速度为1.5m/s，由P=Fv得拉力的功率为150W，AD不符合题意；B．物体的质量是27kg，故重力270N，拉力为100N，当不计绳重和摩擦时，由F=G物C．由η=得η=C符合题意。故答案为：C。【分析】根据路程和时间的比值计算速度，利用力和速度的乘积计算功率大小，根据物体的重力和拉力可以计算机械效率。7.如图所示，物体重为50N，小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m。拉力为20N，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（

）A.

动滑轮的重力为10N

B.

拉力F的功率为2WC.

该滑轮组的机械效率约为83.3%

D.

提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高【答案】B【解析】【解答】A．由图像可知绳子股数n=3，则动滑轮的重力为G动故正确，不符合题意；B．绳子自由端移动的距离为s=3h=3×0.3m=0.9m拉力F的功率为P=故错误，符合题意；C．该滑轮组的机械效率约为η=故正确，不符合题意；D．由η=可知提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高，故正确，不符合题意。故答案为：B。【分析】根据拉力和物体重力，可以计算滑轮组的动滑轮重力，利用力和距离的乘积功，功和时间的比值计算功率；利用物体的重力和总重力计算机械效率。8.用如图所示滑轮组，将一质量为50kg的物体，在10s内匀速向上提升2m，已知拉力300N｡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6m

B.

拉力F的功率为60WC.

人所做的额外功为300J

D.

该滑轮组的机械效率约为83.3%【答案】D【解析】【解答】A．由图可知绳子的股数为2，绳子自由端移动的距离为s=nh=2×2m=4mA不符合题意；B．拉力F的功率为P=B不符合题意；C．人所做的额外功为WC不符合题意；D．该滑轮组的机械效率约为ηD符合题意。故答案为：D。【分析】根据物体移动的距离和绳子股数计算绳子移动的距离，利用拉力和距离计算功，功和时间的比值计算功率；根据物体的重力和高度的变化计算有用功，总功和有用功的差计算额外功，有用功和总功的比值计算机械效率。9.如图所示，水平地面上的建筑人利用滑轮组，将重为900N的物体在10s内匀速提升2m｡工人对绳子直向下的拉力为500N，自身重力为700N，不计绳重和摩擦阻力｡以下说法正确的是（

）A.

工人对地面的压力为700N

B.

拉力的功率为150WC.

滑轮组的机械效率为60%

D.

动滑轮的自重为100N【答案】D【解析】【解答】A．工人对地面的压力等于重力减去人受到绳子的拉力，所以是200N,A不符合题意；B．绳子自由端移动的距离s=2ℎ拉力的功率P=B不符合题意；C．滑轮组的机械效率η=C不符合题意；D．动滑轮的重力GD符合题意。故答案为：D。【分析】根据重力和拉力差计算压力，利用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，结合物体的重力和拉力，可以计算动滑轮的重力。10.用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示｡不计摩擦，下列分析正确的是（

）A.

动滑轮的重力为5N

B.

该滑轮组的机械效率可以达到100%C.

滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少

D.

每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J【答案】D【解析】【解答】A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率η=W有动滑轮重力为G动=1−ηA不符合题意；B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η=GC．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，C不符合题意；D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为W额=G动h=10N×0.5m=5JD符合题意。故答案为：D。【分析】根据机械效率和物体的重力，可以计算动滑轮的重力，物体的重力越大，机械效率越大，利用重力和距离的乘积计算功的大小。11.体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：①动滑轮重为200N②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J③重物匀速上升过程中，它的机械能增大④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（

）A.

只有①③正确

B.

只有②③正确

C.

只有①②③正确

D.

①②③④都正确【答案】C【解析】【解答】由题意物体所受的重力G物物体上升的高度ℎ=1m，此时滑轮组做的有用功为根据机械效率公式η=W而W总=又因为W额=①②均正确。机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。若要滑轮组的机械效率达到90%，由效率公式有化解可得当m物=9故答案为：C。【分析】用滑轮组提升物体，拉力做的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。12.如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重150N的重物G提升4m，则此过程中（

）A.

该滑轮组的效率为75%

B.

他做的总功为1200JC.

他做的有用功为800J

D.

他对滑轮组做功的功率为60W【答案】A【解析】【解答】此过程中他做的有用功为W=Gℎ=150N他做的总功为W=Fs他对滑轮组做功的功率为P=该滑轮组的效率为η=故答案为：A。【分析】重力和高度的乘积计算功的大小，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。13.如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg，30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重力3×103N(不计起重机钢绳重和一切摩擦)。下列分析中正确的是（

）A.

钢绳自由端的移动速度为0.1m/s

B.

拉力F的功率为1.5×103WC.

滑轮组的机械效率为90%

D.

钢绳的拉力F的大小为1.0×104N【答案】C【解析】【解答】A．由图可知，承担物重的绳子段数n=2，绳子移动距离s=2×3m绳子自由端移动速度v=A不符合题意；BD．货物A的重力为G=mg=2700钢绳的拉力F的大小是F=拉力F做功W=F拉力F的功率为P=WC．滑轮组做的有用功是W滑轮组的机械效率为η=W故答案为：C。【分析】根据路程和时间的比值计算速度，结合绳子股数计算拉力的速度；根据物体的重力和高度的乘积计算有用功，拉力和移动的距离的乘积计算总功，功和手机端比值计算功率；有用功和总的比值计算机械效率；14.如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等，用它们分别将相同质量的钩码匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是（

）A.

两钩码上升的速度相等

B.

两滑轮组绳端的拉力相等C.

甲滑轮组的总功比乙少

D.

两滑轮组的机械效率相等【答案】D【解析】【解答】A．由图知，通过甲乙两图中通过动滑轮绳子段数n1=2，n2=3在相等时间内绳端A、B移动相同的距离，由v=st可知绳端移动的速度相同，两个钩码上升的速度v物甲=v物乙=1所以两钩码上升的速度不相等，A不符合题意；B．忽略绳重和摩擦，绳子受到的拉力分别为FFF甲＞F乙两滑轮组绳端的拉力不相等，B不符合题意；C．两个滑轮做的总功W甲总=F甲s=12(G+G动W乙总=F乙s=13(G+G动W甲总＞W乙总C不符合题意；D．有用功W甲有=Gh甲=G12W乙有=Gh乙=G13两滑轮组的机械效率η甲=Wη乙=Wη甲=η乙两滑轮组的机械效率相等，D符合题意。故答案为：D。【分析】根据物体重力、动滑轮重力，结合绳子股数计算拉力，利用物体重力、滑轮重力，可以计算机械效率。二、填空题15.小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N。此过程中绳端移动的距离为________m，滑轮组的机械效率是________。【答案】4；80%【解析】【解答】由图知，有两股绳子来承担物重，绳端移动的距离s=2h=2×2m=4【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。16.某小区正在进行改造施工，工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s，若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为________W，滑轮组的机械效率为________，使用该滑轮组既能________又能改变力的方向，使用滑轮组________（选填能或不能）省功。【答案】120；62.5%；省力；不能【解析】【解答】拉力的功率P=W总t【分析】根据拉力和路程的乘积计算功，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；使用任何机械都不省功。17.人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为________J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是________。【答案】5400；90%【解析】【解答】所做的有用功为W有用=Gℎ=900N【分析】从图乙中可看出15s时总功为6000J，便可求出机械效率。18.如图所示，用200N的拉力F把300N的重物匀速提升2m，此时拉力F所做的功为________J，该动滑轮的机械效率为________。【答案】800；75%【解析】【解答】由图可知，使用的是动滑轮，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m拉力F做的总功W总=Fs=200N×4m=800J所做的有用功W有用=Gh=300N×2m=600J动滑轮的机械效率η【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。19.如图，小明用滑轮组把质量为54kg的重物匀速提升了1m。此过程中，绳子自由端的拉力做功为675J。绳子自由端的拉力为________N。该滑轮组的机械效率为________。【答案】225；80%【解析】【解答】由图可知滑轮组绳子的有效股数n=3，则绳子自由端移动的距离s=nℎ=3×1m根据W=Fs可得，绳子自由端的拉力F=有用功W该滑轮组的机械效率η=【分析】由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nℎ求出绳子自由端移动的距离，利用F=Ws求出绳子自由端的拉力；知道物体的重力和上升的高度，根据W=Gℎ=mgℎ求出有用功，再利用20.用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为________W，有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。【答案】36；300；83.3%【解析】【解答】由图可知，承担重物的绳子段数n=3，所以绳子自由端通过距离s=3×1m=3m总功W总=Fs=120N×3m=360J拉力做功的功率P=W总有用功为W有=Gh=300N×1m=300J滑轮组的机械效率为η=W有【分析】根据拉力和移动的距离的乘积计算做功多少，功和时间的比值计时功率；根据物体的重力和高度的乘积计算有用功，有用功和总功的比值计算机械效率。21.如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体，物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为________W，滑轮组的机械效率为________。【答案】0.72；83.3%【解析】【解答】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，拉力做的总功W总=Fs=F×3h=2.4N×3×0.4m=2.88J拉力的功率P=W总t=滑轮组的机械效率η【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。22.如图所示是小娜测量滑轮组的机械效率的实验装置，每个钩码重1N。实验时小娜沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码上升12cm，用时4s，弹簧测力计示数如图所示，不计绳重及摩擦，则装置中动滑轮重是________N，拉力做功的功率是________W，滑轮组的机械效率是________。（计算结果精确到0.1%）【答案】0.6；0.108；83.3%【解析】【解答】由图可知，绳子股数n=3绳子自由端拉力，由弹簧测力计示数可得F不计绳重及摩擦，每个钩码重G码=1则动滑轮重G动=3拉力做功的功率P总=则滑轮组的机械效率η=【分析】根据测力计指针位置测量力的大小；利用拉力和距离的乘积计算功的大小，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。23.如图所示，小明用100N竖直向上的力F，将重为150N的物体，在时间5s内匀速提升1m。在此过程中力F做功的功率为________W。滑轮的机械效率为________。【答案】40；75%【解析】【解答】由图可知，使用动滑轮时，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h＝2×1m＝2m拉力做的总功W总＝Fs＝100N×2m＝200J拉力做功的功率P＝W总t=动滑轮的机械效率η＝W有【分析】力和距离的乘积计算功的大小，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。24.某工人用如图所示的装置提升一堆砖。已知每块砖重40N，工人的质量为70kg，他的双脚与地面的接触面积为400cm3（不计绳重和摩擦）。当工人匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%，则工人对地面的压强为

Pa。在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则工人做功的功率是

W。当工人用此装置提升

块砖时，该装置的机械效率最高。（g取10N/kg）【答案】5000；200；30【解析】【解答】由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端移动的距离s与砖上升的高度h之间的关系为s=2h，由题意可知，20块砖的重力为G=40N×20=800N因此装置的机械效率为80%，故有η=解得绳子自由端的拉力为F=对人受力分析可知，人受到向下的重力G人，向上的绳子拉力F与地面的支持力F支，由受力平衡可知，地面对人的支持力为F因人对地面的压力F压与地面对人的支持力F支是一对相互作用力，大小相等，故可知人对地面的压力为F故工人对地面的压强为p=因砖块上升的速度为0.2m/s，故可知绳子自由端移动的距离为v=0.2m/s×2=0.4m/s故可得工人做功的功率为P=Fv=500N×0.4m/s=200W由题意可知，当滑轮组提升的物体重力越大时，滑轮组的机械效率越高，由受力分析可知，当地面对人的支持力为零时，此时绳子对人的拉力最大，等于人的重力，即F当砖块的重力为G=800N时，滑轮组的机械效率为80%，即η=解得动滑轮的重力为G动=200N，当绳子自由端的拉力为F'=700N时，此时绳子自由端的拉力F'与砖块的重力解得此时砖块的重力为G故提升砖块的块数为n=【分析】根据滑轮组的机械效率和物体的重力，可以计算拉力的大小；利用人的重力和受到的拉力的差计算压力，结合受力面积计算压强；利用拉力和速度的乘积计算功率的大小；根据最大的拉力和动滑轮的重力，计算最大的机械效率。25.如图所示，站在水平面上的建筑工人竖直拉着绳，通过滑轮组将540N的重物在5s内匀速提升1m。已知工人重600N，与地面的接触总面积为0.04m2，动滑轮重100N，不计绳重和滑轮的摩擦。重物被匀速提升过程中，绳自由端的速度为________m/s，人对地面的压强为________Pa。若用该滑轮组竖直匀速提升更重的物体，则滑轮组的机械效率将________（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】0.4；7×103；变大【解析】【解答】由图知，承担物重的绳子段数为n=2绳自由端移动的距离为s=nℎ=2×1绳自由端的速度为v=st以人为研究对象，受重力、绳的拉力、地对人的支持力作用，则人对地的压力为F人对地面的压强为p=由η=W若用该滑轮组竖直匀速提升更重的物体，则滑轮组的机械效率将变大。【分析】利用路程和时间的比值计算速度；根据压力和受力面积的比值计算压强；利用物体的重力结合滑轮重力，计算机械效率。三、计算题26.建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率η随物重G的变化图像如图乙所示。忽略绳重、吊篮重及摩擦。求（1）动滑轮的自重；（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是多少？【答案】（1）解：忽略绳重、吊篮重及摩擦，由图像可知，当η=60%，重物G=150N，因为η=W所以60%=150N解得G动=100N。答：动滑轮的自重是100N；（2）解：当η'=75%时，滑轮组的机械效率η′即75%=G′解得G'=300N。答：当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是300N。【解析】【分析】（1）根据有用功和总功的比值计算机械效率；（2）根据滑轮组的机械效率和动滑轮的重力，可以计算物体的重力大小。27.如图所示，工人师傅用150N的拉力，使重为1000N的物体以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：（1）工人师傅拉力的功率；（2）动滑轮的重；（3）若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）解：该滑轮组动滑轮上有两段绳子承载，整个过程克服摩擦力做功。绳端移动的速度v2拉力做功的功率P=答：工人师傅拉力的功率为60W（2）解：根据F=f+G动n答：动滑轮重力为100N；（3）解：若物重增大到2000N，则此时物体与地面之间的摩擦力f2绳端拉力F2滑轮组的机械效率η=f答：滑轮组的机械效率为80％。【解析】【分析】（1）滑轮组绳子拉力的速度是物体移动速度的n倍关系；根据力和速度的乘积可以计算功率的大小；（2）根据动滑轮上的拉力和动滑轮的重力，结合绳子股数，可以计算绳子上的拉力；结合拉力可以计算动滑轮重力；（3）根据物体的重力可以计算摩擦力；结合动滑轮重力计算绳子拉力大小；利用对物体的力和总的拉力的比值计算滑轮组的机械效率。28.党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村。某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦。（1）一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳上拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少？（2）在这20s的时间内拉力的功率为多少？（3）该工人能够提升的最重的物体约为多少kg？（4）请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中。（5）利用最省力的方式，提升800N的重物，求绳上拉力的大小？（6）利用最省力的方式，竖直向上以0.15m/s的速度匀速拉动绳子，求20s物体上升的距离？【答案】（1）解：滑轮组的机械效率为η=W有W（2）解：20s的时间内拉力的功率为P=W答：20s的时间内拉力的功率为80W（3）解：由人的体重可知，最大的拉力为人的体重，即为Fmax动滑轮的重力为G动则最大的物重为G物该工人能够提升的最重的物体约为m=G答：该工人能够提升的最重的物体约为110kg；（4）解：一个定滑轮和一个动滑轮，最省力的是绳子的固定端从动滑轮起始，绕到定滑轮、动滑轮最后至小红的手中，故如下图所示：（5）解：最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉力的大小F=1答：最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉力的大小为300N（6）解：物体上升的速度为v物20s物体上升的距离s=vt=0.05m/s答：20s物体上升的距离3m。【解析】【分析】（1）根据物体的重力和滑轮组绳子上的拉力，结合股数，可以计算机械效率的大小；（2）利用力和距离的乘积计算做功多少，结合功和时间的比值计算功率；（3）根据质量计算重力，滑轮组向下用力时，人的重力是最大拉力；利用最大的拉力和动滑轮重力差计算物体的重力；再计算物体的质量；（4）使用滑轮组时，绳子的股数越多越省力；（5）根据物体重力和动滑轮的重力，结合股数，可以计算绳子上的拉力；（6）根据绳子股数，结合绳子的速度计算物体的速度，利用速度和时间的乘积计算路程。

29.建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10m高处，小董设计安装了如图所示的装置，装置中每个滑轮重100N，工人利用该装置每次匀速提升一块重900N的建材，建材上升的速度是0.6m/s，在施工过程中，求：（1）若不计绳重和摩擦，该装置的有用功率和机械效率；（2）若不计绳重，绳子自由端拉力为520N时，每次提升克服摩擦做功。【答案】（1）解：由图可知，n=2，该装置的有用功率P有不计绳重和摩擦，机械效率η=W答：若不计绳重和摩擦，该装置的有用功率是540W，机械效率是90%（2）解：若不计绳重，绳子自由端拉力为520N时，有用功W有=Gh=900N×10m=9000J总功W总=Fs=F×2h=520N×2×10m=10400J额外功W额=W总-W有=10400J-9000J=1400J克服动滑轮重力做的功W动=G动h=100N×10m=1000J每次提升克服摩擦做功Wf=W额-W动=1400J-1000J=400J答：若不计绳重，绳子自由端拉力为520N时，每次提升克服摩擦做功400J。【解析】【分析】（1）根据物体的重力和速度的乘积，可以计算功率的大小，利用物体的重力和滑轮组上的总重力，可以计算滑轮组的机械效率；（2）根据物体的重力和高度的乘积计算做功多少，拉力和距离的乘积计算总功，总功和有用功的差计算额外功。30.为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲）是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙）是物体上升高度h随时间t变化的关系图象，已知物体的重力G=36N，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力F=20N，求：（1）0～2s内，滑轮组所做的有用功；（2）该滑轮组的机械效率；（3）0～2s内，拉力F的功率。【答案】（1）解：由图乙可知，2s时，物体上升0.2m，有用功W有=Gh=36N×0.2m=7.2J答：0～2s内，滑轮组所做的有用功是7.2J（2）解：滑轮组的动滑轮绕3段绳，总功W总=Fs=F×3h=20N×3×0.2m=12J滑轮组的机械效率η=W答：该滑轮组的机械效率是60%（3）解：0～2s内，拉力F的功率P=W答：0～2s内，拉力F的功率是6W。【解析】【分析】（1）利用物体的重力和高度的乘积可以计算有用功；（2）利用拉力和移动的距离的乘积计算总功，利用有用功和总功的比值计算机械效率；（3）功和时间的比值计算功率的大小。31.一个质量60kg的物体放在水平地面上，物体与地面的接触面积为0.1m2。工人用如图所示的滑轮组，在20s内将物体匀速提高了5m，工人在绳子自由端施加的拉力F为220N。（不考虑绳重和摩擦）求：（1）物体放在水平地面上时，对地面的压强；（2）滑轮组的机械效率；（3）拉力F做功的功率。【答案】（1）解：物体对地面的压力F=G=mg=60kg×10N/kg=600N物体对地面的压强p=F答：物体放在水平地面上时，对地面的压强是6×103Pa（2）解：此滑轮组由三股绳承担物重，滑轮组对物体做的功即有用功为W有=Gh=600N×5m=3000J拉力移动的距离s=nh=3×5m=15m拉力F做功W总=Fs=220N×15m=3300J滑轮组的机械效率η=W答：滑轮组的机械效率是90.9%（3）解：拉力F做功的功率P=W答：拉力F做功的功率为165W。【解析】【分析】（1）利用质量计算重力，利用压力和受力面积的比值计算压强；（2）利用力和结论的乘积计算功的大小，有用功和总功的比值计算机械效率；（3）功和时间的比值计算功率的大小。32.如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：（1）汽车拉力的大小；（2）汽车拉力的功率；（3）滑轮组的机械效率。【答案】（1）解：由图可知，n=3，则汽车拉力的大小为F=1答：汽车拉力的大小为1000N（2）解：汽车运动的速度为v=3v汽车拉力的功率为P=W答：汽车拉力的功率为3000W；（3）解：滑轮组的机械效率为η=W【解析】【分析】（1）根据物体重力、动滑轮重力，结合绳子股数计算拉力；（2）利用拉力和速度的乘积计算功率大小；（3）根据重力和拉力可以计算机械效率大小。33.用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升3m，人的拉力F为200N，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80%，求：（1）绳子自由端移动的距离s；（2）人的拉力F做的功；（3）货物的重力。【答案】（1）解：由图可知有3股绳，绳子自由端移动的距离为s=nh=3×3m=9m答：绳子自由端移动的距离为9m；（2）解：人的拉力做的功为W=Fs=200N×9m=1800J答：人的拉力做的功为1800J；（3）解：由滑轮组提升货物的机械效率为80%，可得η=推导出货物的重力为G=答：货物的重力为480N。【解析】【分析】（1）根据滑轮组的股数计算距离；（2）根据力和距离的乘积计算功的大小；（3）根据滑轮组的机械效率和拉力，可以计算物体的重力。34.科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人=60kg，奶奶用F=240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s=6m（1）奶奶所做的功；（2）动滑轮（含座椅）的质量；（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。【答案】（1）解：奶奶所做的功为W=Fs=240N答：奶奶所做的功是1440J（2）解：爷爷的重力为G=mg=60kg由图可知，滑轮组的n=3，不计绳重和摩擦，由F=1可得动滑轮（含座椅）的重力为G动收动滑轮（含座椅）的质量为m动答：动滑轮（含座椅）的质量是12kg；（3）解：不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率为η=W答：该升降座椅装置的机械效率是83.3%。【解析】【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。35.如图，某同学用40N的拉力，在6s内将重90N的物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦。在此过程中，求∶（1）拉力F做的有用功是多少？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力开的功率是多少？（4）若绳子所能承受的最大拉力是45N，请计算说明，使用该滑轮组能否提起重120N的物体？【答案】（1）解：由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳。拉力F做的有用功W有=Gh=90N×2m=180J答：拉力F做的有用功是180J；（2）解：该滑轮组的机械效率方法一：η=W方法二：W总η=W答：该滑轮组的机械效率是75%；（3）解：拉力F的功率P=W答：拉力开的功率是40W；（4）解：不计绳重和摩擦，额外功W额=W总-W有=240J-180J=60J动滑轮的重力G动=W额绳子所能承受的最大拉力是45N，提起物体的最大重力G最大=3F最大-G动=3×45N-30N=105N＜120N使用该滑轮组不能提起重120N的物体。答：若绳子所能承受的最大拉力是45N，使用该滑轮组不能否提起重120N的物体。【解析】【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率；用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。36.如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N。求：（1）物体上升的高度；（2）滑轮组的机械效率；（3）拉力的功率。【答案】（1）解：由v=s答：物体上升的高度0.5m；（2）解：克服物体重力做的功为有用功W有=Gh=810N×0.5m=405J由图可知绳子承担重物的段数为3，则绳子的末端通过的距离s=3h=3×0.5m=1.5m拉力做的功为总功W总=Fs=300N×1.5m=450J所以滑轮组的机械效率η=W答：滑轮组的机械效率90%；（3）解：拉力的功率P=W答：拉力的功率90W。【解析】【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率；用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。37.使用如图所示的机械装置，某人从井里提升8kg的重物，在10s内沿水平地面向右匀速行走了8m，该人拉绳子的力是400N（绳重与摩擦忽略不计）。求：（1）物体上升的速度是多少？（2）拉力的功率是多少？（3）该装置的机械效率是多少？（4）动