12.3 机械效率
一．选择题（共5小题）
1．（2018秋?惠城区校级月考）姚锦煜同学进入初三后非常努力，也非常爱思考，一次他研究水桶的构造时，不小心将水桶弄掉进水里，在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是（ ）
A．把桶中水提高所做的功 B．把桶提高做的动
C．提桶和桶中的水做的功 D．手对绳子拉力做的功
2．（2018秋?安徽月考）下列说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定高 B．做功多的功率一定大
C．机械效率高的机器功率一定大 D．功率大的机器做功一定快
3．（2018春?邻水县期末）如图所示，是同一滑轮组的两种不同的绕法，用它们提起相同的重物，比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2（不计绳重及摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．F1＜F2、η1＜η2 B．F1＜F2、η1＞η2
C．F1＜F2、η1＝η2 D．F1＞F2、η1＝η2
4．（2018秋?吴中区期末）如图所示，某同学用图示斜向上拉力F提升重40N的物体，使它匀速竖直上升一段距离。已知动滑轮重10N，不计绳重及摩擦。则该动滑轮的机械效率（ ）
A．小于80% B．等于80% C．大于80% D．无法确定
5．（2018秋?安徽月考）如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用沿斜面向上的拉力F把物重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知在这个过程中，物体受到斜面的摩擦力大小为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
二．多选题（共2小题）
6．（2018?河东区一模）用如图所示滑轮组匀速提升重为1000N的物体，绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）
A．重物上升的速度为2m/s
B．滑轮组的机械效率为80%
C．10s内所做的有用功为1.25×104J
D．若用该滑轮组匀速提升重为750N的物体，机械效率为75%
7．（2018春?枞阳县期末）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物。重物的重力为G1，动滑轮的重力为G2，装置的机械效率为η、不计绳子重力和一切摩擦，则拉力F为（ ）
A． B． C． D．
三．实验探究题（共1小题）
8．（2018秋?吴中区月考）小明同学用如图甲所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端的拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
4
0.10
1.8
0.3
2
6
0.10
2.5
0.3
3
6
0.15
2.5
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为 m/s。
（3）第三次实验中，绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率为 。
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W1 W2，滑轮组的机械效率η1 η2（前两空均选填“＞”“＜”或“＝”）。由此可知，可采用 。
的方法来提高滑轮组的机械效率。
（5）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。
①小红多使用一个滑轮，目的是为了 ；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 （选填“相同”或“不相同”）。
四．计算题（共2小题）
9．（2018秋?桐梓县校级月考）如图所示，用滑轮组拉动重为100N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为25N，地面对物体A的摩擦力为30N，求滑轮组的机械效率为多少？
10．（2018秋?姜堰区校级月考）如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）物体A的质量mA
（2）动滑轮的重
（3）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？
一．选择题（共4小题）
1．（2018秋?如皋市期中）下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越快的机械，功率越大 D．功率越大的机械，做功一定越多
2．（2018秋?滨海县校级月考）如图所示，用完全相同的两个滑轮绕成了甲、乙两个滑轮组（不计绳重和摩擦），在F1、F2的拉力作用下分别将重为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度，若G1＞G2，提升重物的拉力F1、F2所做的功分别为W1、W2，机械效率分别为η1、η2，则下列判断正确的是（ ）
A．W1＞W2η1＞η2 B．W1＞W2η1＝η2
C．W1＞W2η1＜η2 D．W1＝W2η1＝η2
3．（2018秋?大丰区期中）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．此滑轮组动滑轮的重力为 2N
B．当 G物＝6N 时，机械效率约为 η＝66.7%
C．同一滑轮组 η 随 G物的增大而增大，最终将超过 100%
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
4．（2018秋?天河区期末）如图，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为W1，功率为P1；若在相同时间内借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h，F2做功为W2，功率为P2，斜面的机械效率是30%，则（ ）
A．W1＞W2 B．W1＝W2 C．P1＞P2 D．P1＜P2
二．多选题（共3小题）
5．（2018?东丽区二模）如图所示，用拉力F将一物体匀速提升，此过程滑轮组的机械效率为η（不计绳重和摩擦）。现将物体的重力增加△G，下列判断正确的是（ ）
A．拉力变化量△F＝
B．拉力变化量△F＝
C．机械效率的变化量△η＝
D．机械效率的变化量△η＝
6．（2018春?桥西区期末）小明正在探究斜面的机械效率，他将一条长木板一端垫高，成为一个斜面。下面是他实验时记录的部分数据，下列说法正确的是（ ）
斜面的
倾斜程度
小车重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长s/m
机械效率
较缓
1
0.2
0.30
1
较陡
1
0.2
0.36
0.8
最陡
1
0.2
0.48
0.5
A．从表格中的数据分析，可以得出斜面越省力，机械效率越高
B．通过实验，可以分析得出使用斜面可以省力，但不能省功
C．从表格中的数据，可以看出小明正在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系
D．盘山公路、汽车方向盘、自行车脚踏板的物理模型都属于斜面
7．（2018?金水区校级模拟）用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一打捞队打捞某密封箱子的示意图。整个打捞过程中，电动机拉绳子的功率为1100W保持不变。（不计绳重、摩擦和水的阻力）（ ）
A．打捞过程中，拉力F大小不变
B．打捞过程中，物体浸没在水中时上升的速度大于完全出水后上升的速度
C．由于拉力功率保持不变，所以整个打捞过程中滑轮组的机械效率不变
D．物体完全出水后，滑轮组的机械效率最大
三．实验探究题（共1小题）
8．（2019?张家界模拟）用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：（忽略绳重和摩擦）
（1）实验时，应 竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为 m/s
（3）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。
（4）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。
（5）某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在丙图中画出最省力的绳子的绕法。
四．计算题（共2小题）
9．（2018秋?京口区校级月考）如图所示，是一辆小车通过滑轮组匀速提升物体的装置图。与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N，小车拉动绳子的最大功率为15KW．物体A重GA＝1600N，小车重力为10000N，动滑轮重G动＝400N．不计绳重及滑轮组的摩擦。则：
（1）物体A匀速提升2m的过程中，小车所做的有用功W有用为多少？
（2）滑轮组提升物体A时的机械效率η为多大？
（3）若要求被提升重物以v＝1m/s的速度匀速上升，则整个装置工作过程中所能提升重物的最大重力Gm为多大？
10．（2018春?马山县期末）如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮重300kg，绳重和摩擦不计现在用此起重机从水中把质量为2×103kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。
求
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力。
（2）物体离开水面前拉力F的大小。
（3）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大。
一．选择题（共2小题）
1．（2018?巴彦淖尔）如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
B．若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C．若G1＝G2，则拉力F1与F2所做的总功相等
D．若G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
2．（2018?郴州）如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
二．多选题（共3小题）
3．（2018?齐齐哈尔）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（ ）
A．工人提升重物时，绳上的拉力为300N B．工人做的有用功是6000J
C．工人做的总功是10800J D．滑轮组的机械效率为83.3%
4．（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%
5．（2017?朝阳）在测“滑轮组机械效率”的实验中，苒苒同学用如图所示的装置，第一次匀速提升一个钩码，拉力为F1，机械效率为η1；第二次匀速提升两个钩码，拉力为F2，机械效率为η2，第三次匀速提升三个钩码，拉力为F3，机械效率为η3，各钩码完全相同，每次提升的高度相同，绳重及摩擦忽略不计，则（ ）
A．F1+F2＝F3 B．F1+F2＞F3 C．η1＝η2＝η3 D．η1＜η2＜η3
三．实验探究题（共2小题）
6．（2018?铜仁市）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：
①此滑轮组是由 段绳子承担动滑轮和物体的总重。
②滑轮组的机械效率是 %。
③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是 。
A．acde B．bce C．ace D．abcde
7．（2018?鞍山）斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。
（1）使用斜面提升物体可以省力。如图甲，将重力为50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率η＝ %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N．继续探究，可以得出斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）
（2）用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察 比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟 这一因素的关系。
四．计算题（共3小题）
8．（2018?长春）在翻建长春东大桥的施工中，起重机将质量为4.5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机所做的功是2×105J．（g取10N/kg）求：
（1）起重机对钢材所做的有用功。
（2）起重机的机械效率。
9．（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1.0×103kg/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）
10．（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，已知两物体重力GA＝1.75GB。
当对A施以竖直向上的拉力TA＝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TB＝1000N时，物体B也静止，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？
12.3 机械效率
一．选择题（共5小题）
1．（2018秋?惠城区校级月考）姚锦煜同学进入初三后非常努力，也非常爱思考，一次他研究水桶的构造时，不小心将水桶弄掉进水里，在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是（ ）
A．把桶中水提高所做的功 B．把桶提高做的动
C．提桶和桶中的水做的功 D．手对绳子拉力做的功
【解答】解：
我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；
但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；
手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功，为总功。
故ACD错、B正确。
故选：B。
2．（2018秋?安徽月考）下列说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定高 B．做功多的功率一定大
C．机械效率高的机器功率一定大 D．功率大的机器做功一定快
【解答】解：A、有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与做功的多少无关。故A错误；
B、功率等于功和做功时间的比值，做功多，时间不确定，所以功率不确定。故B错误；
C、机械效率与功率没有直接关系。故C错误；
D、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故D正确。
故选：D。
3．（2018春?邻水县期末）如图所示，是同一滑轮组的两种不同的绕法，用它们提起相同的重物，比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2（不计绳重及摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．F1＜F2、η1＜η2 B．F1＜F2、η1＞η2
C．F1＜F2、η1＝η2 D．F1＞F2、η1＝η2
【解答】解：
（1）由图知，承担物重的绳子段数分别为n1＝3、n2＝2，
因为是同一滑轮组的两种不同绕法，用它们提起相同的重物，
所以G物和G轮都相同，
不计绳重及摩擦，甲图中的拉力F1＝（G物+G轮），乙图中的拉力F2＝ （G物+G轮），
所以F1＜F2；
（2）不计绳子重和摩擦，则W额＝G轮h，而W有用＝G物h，
则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝，
所以η1＝η2。
故选：C。
4．（2018秋?吴中区期末）如图所示，某同学用图示斜向上拉力F提升重40N的物体，使它匀速竖直上升一段距离。已知动滑轮重10N，不计绳重及摩擦。则该动滑轮的机械效率（ ）
A．小于80% B．等于80% C．大于80% D．无法确定
【解答】解：
假设拉力的方向竖直向上，不计绳重及摩擦，动滑轮的机械效率：
η＝＝＝＝×100%＝80%；
现在是斜向上拉绳子，不计绳重及摩擦，将重40N的物体提高高度h，有用功、额外功不变，机械效率不变，还等于80%。
故选：B。
5．（2018秋?安徽月考）如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用沿斜面向上的拉力F把物重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知在这个过程中，物体受到斜面的摩擦力大小为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：
此过程中，做的有用功为：W有用＝Gh；
拉力做的总功为：W总＝FL﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
则斜面的机械效率为：
η＝＝；
克服斜面上的摩擦所做的功为额外功，W额＝fL；
B选项分子上多了额外功fL；
C选项分母上多了额外功fL；
D选项是额外功与有用功之比，
故A正确、BCD错。
故选：A。
二．多选题（共2小题）
6．（2018?河东区一模）用如图所示滑轮组匀速提升重为1000N的物体，绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）
A．重物上升的速度为2m/s
B．滑轮组的机械效率为80%
C．10s内所做的有用功为1.25×104J
D．若用该滑轮组匀速提升重为750N的物体，机械效率为75%
【解答】解：
由图知，使用滑轮组时，动滑轮是由2股绳子承担，即n＝2。
A、由P＝＝＝Fv可得拉力端移动速度：
v＝＝＝2m/s，
重物上升速度：
v物＝v＝2m/s＝1m/s，故A错；
B、绳子自由端被拉下的距离s＝2h，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%，故B正确；
C、10s内物体升高的高度：h＝v物t＝1m/s×10s＝10m，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝1000N×10m＝1×104J，故C错；
D、绳重与摩擦忽略不计，拉力F＝（G+G动），则动滑轮重力：
G动＝2F﹣G＝2×625N﹣1000N＝250N；
若用该滑轮组匀速提升重G′＝750N的物体，
拉力F′＝（G′+G动）＝（750N+250N）＝500N，
此时滑轮组的机械效率“
η＝＝＝＝＝×100%＝75%，故D正确。
故选：BD。
7．（2018春?枞阳县期末）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物。重物的重力为G1，动滑轮的重力为G2，装置的机械效率为η、不计绳子重力和一切摩擦，则拉力F为（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：使用动滑轮提升重物时，克服重物的重力做有用功，即W有＝G1h；
自由端的拉力做总功，即W总＝F×2h；
根据机械效率公式得到：
η＝
η＝
η＝
F＝
对动滑轮做的是额外功，那么额外功和总功的比为：
1﹣η＝
1﹣η＝
F＝
故选：ABD。
三．实验探究题（共1小题）
8．（2018秋?吴中区月考）小明同学用如图甲所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端的拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
4
0.10
1.8
0.3
2
6
0.10
2.5
0.3
3
6
0.15
2.5
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m，则它运动的速度为 0.05 m/s。
（3）第三次实验中，绳端移动的距离为 0.45 m，滑轮组的机械效率为 80% 。
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W1 ＜ W2，滑轮组的机械效率η1 ＜ η2（前两空均选填“＞”“＜”或“＝”）。由此可知，可采用 增加物重 。
的方法来提高滑轮组的机械效率。
（5）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。
①小红多使用一个滑轮，目的是为了 改变施力的方向 ；
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 相同 （选填“相同”或“不相同”）。
【解答】Fs解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证弹簧测力计示数稳定；
（2）钩码运动的速度为：v＝＝＝0.05m/s；
（3）由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n＝3，
第3次测量中，绳端移动的距离s＝nh＝3×0.15m＝0.45m；
滑轮组的机械效率：η3＝＝＝×100%＝80%；
（4）根据第1次和第2次数据可知，有用功分别为：
W有1＝G1h1＝4N×0.1m＝0.4J；W有2＝G2h2＝6N×0.1m＝0.6J；
总功分别为：
W总1＝F1s1＝1.8N×0.3m＝0.54J；W总2＝F2s2＝2.5N×0.3m＝0.75J；
机械效率分别为：
η1＝＝×100%≈74%；η2＝＝×100%＝80%；
前两次所用滑轮组相同，但第二次物重大于第1次物重，机械效率也大于第一次的机械效率，
所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率。
（5）①由图乙实验装置可知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向；
②这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，他们做的有用功相同，若忽略绳重及摩擦，因动滑轮重相同，则额外功也一样，因此总功相同，则它们的机械效率相同。
故答案为：（1）匀速；（2）0.05；（3）0.45；80%；（4）＜；＜；增加物重；（5）改变施力的方向；相同。
四．计算题（共2小题）
9．（2018秋?桐梓县校级月考）如图所示，用滑轮组拉动重为100N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为25N，地面对物体A的摩擦力为30N，求滑轮组的机械效率为多少？
【解答】解：
由图可知：绳子的有效股数n＝2，
绳子自由端移动的距离：
s＝ns′＝2×5m＝10m，
拉力F做的功（总功）：
W总＝F拉s＝25N×10m＝250J，
克服物体与地面间摩擦力做功为有用功：
W有＝fs'＝30N×5m＝150J，
所以滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝60%。
答：滑轮组的机械效率为60%。
10．（2018秋?姜堰区校级月考）如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）物体A的质量mA
（2）动滑轮的重
（3）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？
【解答】解：
（1）由p＝可得，A对地面的压力：
F压＝pS＝3000Pa×0.14m2＝420N，
因为物体A在水平地面上，
所以物体A的重力：GA＝F＝420N，
物体A的质量：
mA＝＝＝42kg；
（2）用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝84%，
解得动滑轮重力：
G轮＝80N；
（3）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s，则物体A上升的高度：
h＝vt＝0.2m/s×5s＝1m，
由图可知n＝2，则拉力端移动距离s＝2h＝2×1m＝2m，
不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：
F＝（GA+G轮）＝（420N+80N）＝250N，
人拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×2m＝500J。
答：（1）物体A的质量为42kg；
（2）动滑轮的重为80N；
（3）在5s的时间内，人拉力做的功是500J。
一．选择题（共4小题）
1．（2018秋?如皋市期中）下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越快的机械，功率越大 D．功率越大的机械，做功一定越多
【解答】解：A、机械效率和功率两者没有因果关系，如滑轮组的机械效率可到80%，起重机的效率只有40%左右，但是起重机的功率却比滑轮组大的多。所以，机械效率高，功率不一定大，做功不一定快。故A错误；
B、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，只要时间长功率大，做功就多，与机械效率无关。故B错误；
C、做功快的机械，说明单位时间内完成的功多，所以功率一定大。故C正确；
D、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，若只是功率大，但时间短做功也不一定多。故D错误。
故选：C。
2．（2018秋?滨海县校级月考）如图所示，用完全相同的两个滑轮绕成了甲、乙两个滑轮组（不计绳重和摩擦），在F1、F2的拉力作用下分别将重为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度，若G1＞G2，提升重物的拉力F1、F2所做的功分别为W1、W2，机械效率分别为η1、η2，则下列判断正确的是（ ）
A．W1＞W2η1＞η2 B．W1＞W2η1＝η2
C．W1＞W2η1＜η2 D．W1＝W2η1＝η2
【解答】解：
用两个相同的滑轮组将物体提升相同的高度，且G1＞G2。
根据W有＝Gh可知，有用功的关系为：W有1＞W有2；
两个完全相同的两个滑轮组，提升相同的高度，绳重和摩擦不计，额外功相同，
根据W总＝W有用+W额外可知，W总1＞W总2；
由η＝＝＝1﹣可知，η1＞η2．所以BCD错误，A正确。
故选：A。
3．（2018秋?大丰区期中）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．此滑轮组动滑轮的重力为 2N
B．当 G物＝6N 时，机械效率约为 η＝66.7%
C．同一滑轮组 η 随 G物的增大而增大，最终将超过 100%
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
【解答】解：
A、由图象可知，当G＝12N时，η＝80%，
不计绳重和摩擦，则η＝═＝，
即80%＝，
解得G动＝3N，故A错误；
B、当G物＝6N时，此时的机械效率：
η′＝═＝＝×100%≈66.7%．故B正确。
C、由图象可知，同一滑轮组η 随 G物的增大而增大，
由题知，不计绳重和摩擦；使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝知，机械效率一定小于1，即同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故C错误；
D、G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如下图所示，
因为此图与题中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，
忽略绳重及摩擦时，额外功：W额＝G动h，则额外功W额相同，
又因为W总＝W有+W额，所以总功相同，
由η＝知，两装置的机械效率相同，即η1＝η2；所以，G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率不变，故D错误；
故选：B。
4．（2018秋?天河区期末）如图，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为W1，功率为P1；若在相同时间内借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h，F2做功为W2，功率为P2，斜面的机械效率是30%，则（ ）
A．W1＞W2 B．W1＝W2 C．P1＞P2 D．P1＜P2
【解答】解：
手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做的功：W1＝Gh，
借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h时，F2做的有用功：W有＝Gh，
由η＝×100%可得，F2所做的功（总功）：W2＝＝＝，
所以，W1＜W2，故AB错误；
又因F1和F2做功的时间相等，
所以，由P＝可知，二力做功的功率关系为P1＜P2，故C错误、D正确。
故选：D。
二．多选题（共3小题）
5．（2018?东丽区二模）如图所示，用拉力F将一物体匀速提升，此过程滑轮组的机械效率为η（不计绳重和摩擦）。现将物体的重力增加△G，下列判断正确的是（ ）
A．拉力变化量△F＝
B．拉力变化量△F＝
C．机械效率的变化量△η＝
D．机械效率的变化量△η＝
【解答】解：
AB、由图知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，
因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以原来提升物体的重力G＝3ηF﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
不计绳重和摩擦，原来提升物体所用的拉力F＝（G+G轮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
后来提升物体的重力G′＝G+△G，
不计绳重和摩擦，后来提升物体所用的拉力：
F′＝（G′+G轮）＝（G+△G+G轮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
则拉力变化量：
△F＝F′﹣F＝（G+△G+G轮）﹣（G+G轮）＝，故A错、B正确；
CD、因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以，后来提升物体的重力G′＝G+△G时滑轮组的机械效率：
η′＝＝，
则滑轮组的机械效率的变化量：
△η＝η′﹣η＝﹣η＝＝，故C正确、D错。
故选：BC。
6．（2018春?桥西区期末）小明正在探究斜面的机械效率，他将一条长木板一端垫高，成为一个斜面。下面是他实验时记录的部分数据，下列说法正确的是（ ）
斜面的
倾斜程度
小车重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长s/m
机械效率
较缓
1
0.2
0.30
1
较陡
1
0.2
0.36
0.8
最陡
1
0.2
0.48
0.5
A．从表格中的数据分析，可以得出斜面越省力，机械效率越高
B．通过实验，可以分析得出使用斜面可以省力，但不能省功
C．从表格中的数据，可以看出小明正在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系
D．盘山公路、汽车方向盘、自行车脚踏板的物理模型都属于斜面
【解答】解：根据表中数据知：W有＝Gh＝1N×0.2m＝0.2J，
第一次的总功为：W总1＝F1s1＝0.3N×1m＝0.3J，
第一次的机械效率为：η1＝×100%＝×100%≈66.7%；
第二次的总功为：W总2＝F2s2＝0.36N×0.8m＝0.288J，
第二次的机械效率为：η2＝×100%＝×100%≈69.4%
第三次的总功为：W总3＝F3s3＝0.48N×0.5m＝0.24J
第三次的机械效率为：η3＝×100%＝×100%≈83.3%；
A、从表格中的数据分析，物体重力一定，三次实验拉力F逐渐增大，机械效率逐渐增高，斜面越省力，机械效率越低，故A错误；
B、由表格数据知：拉力总小于重力，但总功总是大于有用功，即使用斜面可以省力，但不能省功，故B正确；
C、从表格中的数据，斜面高度一定，斜面越短越陡，机械效率越高，故小明正在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，故C正确；
D、盘山公路是斜面，汽车方向盘是轮轴，自行车脚踏板是杠杆，故D错误。
故选：BC。
7．（2018?金水区校级模拟）用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一打捞队打捞某密封箱子的示意图。整个打捞过程中，电动机拉绳子的功率为1100W保持不变。（不计绳重、摩擦和水的阻力）（ ）
A．打捞过程中，拉力F大小不变
B．打捞过程中，物体浸没在水中时上升的速度大于完全出水后上升的速度
C．由于拉力功率保持不变，所以整个打捞过程中滑轮组的机械效率不变
D．物体完全出水后，滑轮组的机械效率最大
【解答】解：
A、由图知，n＝2，不计绳重、摩擦和水的阻力，在打捞过程中，箱子从浸没在水中、刚露出水面到全露出的过程中受到的浮力先不变、后变小，该过程中拉力F＝（G+G轮﹣F浮），所以拉力先不变、后变大；物体完全露出水面后不受浮力，拉力F′＝（G+G轮），则拉力F大小不变；因此，在打捞过程中，拉力F大小在变化，故A错误；
B、箱子浸没在水中时的拉力F＝（G+G轮﹣F浮），完全出水后的拉力F′＝（G+G轮），可知拉力变大；而拉力的功率不变，由P＝Fv可知，拉力端移动速度变小，相应的物体上升速度变小，则物体浸没在水中时上升的速度大于完全出水后上升的速度，故B正确；
CD、箱子浸没在水中，有用功W有用＝（G﹣F浮）h，完全出水后有用功W有用′＝Gh，可见有用功变大；而提升高度相同时，对动滑轮做的额外功相同，在额外功相同的情况下，有用功变大，则有用功与总功的比值变大，滑轮组的机械效率变大，物体完全出水后，滑轮组的机械效率最大，故C错、D正确。
故选：BD。
三．实验探究题（共1小题）
8．（2019?张家界模拟）用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：（忽略绳重和摩擦）
（1）实验时，应 匀速 竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为 0.2 m/s
（3）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 低 。
（4）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为 3 N。
（5）某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在丙图中画出最省力的绳子的绕法。
【解答】解：
（1）实验时要竖直向下匀速拉动弹簧测力计，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；
（2）由图可知，n＝2，则弹簧测力计竖直向下移动的速度v绳＝nv物＝2×0.1m/s＝0.2m/s；
（3）根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
（4）忽略绳重和摩擦，提升物体重力所做的功为有用功，提升物体和动滑轮重力所做的功为总功，
所以，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%，
由图乙可知，G动＝1N，η＝75%，则75%＝×100%，
解得：G＝3N；
（5）甲图从定滑轮绕起，所以要改变滑轮组的绕线方式，乙图需从动滑轮绕起，如下图所示：
故答案为：（1）匀速；（2）0.2；（3）低；（4）3；（5）如上图所示。
四．计算题（共2小题）
9．（2018秋?京口区校级月考）如图所示，是一辆小车通过滑轮组匀速提升物体的装置图。与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N，小车拉动绳子的最大功率为15KW．物体A重GA＝1600N，小车重力为10000N，动滑轮重G动＝400N．不计绳重及滑轮组的摩擦。则：
（1）物体A匀速提升2m的过程中，小车所做的有用功W有用为多少？
（2）滑轮组提升物体A时的机械效率η为多大？
（3）若要求被提升重物以v＝1m/s的速度匀速上升，则整个装置工作过程中所能提升重物的最大重力Gm为多大？
【解答】解：
（1）小车所做的有用功：
W有用＝GAh＝1600N×2m＝3200J；
（2）因为不计绳重及滑轮组的摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝，
所以提升物体A时的机械效率：
η＝＝×100%＝80%；
（3）由图可知，n＝3，
当重物以v＝1m/s的速度匀速上升时，小车前进的速度为v′＝3m/s
由P＝＝＝Fv得，小车提供给绳子的最大拉力：
Fm＝＝＝5000N，
小车提供给绳子的最大拉力Fm＝5000N小于绳子能承受的最大拉力6000N，
不计绳重及滑轮组的摩擦，此时最大拉力Fm＝（Gm+G轮），
最大物重：
Gm＝3Fm﹣G动＝3×5000N﹣400N＝14600N。
答：（1）物体A匀速提升2m的过程中，小车所做的有用功为3200J；
（2）滑轮组提升物体A时的机械效率为80%；
（3）若要求被提升重物以v＝1m/s的速度匀速上升，则整个装置工作过程中所能提升重物的最大重力为14600N。
10．（2018春?马山县期末）如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮重300kg，绳重和摩擦不计现在用此起重机从水中把质量为2×103kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。
求
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力。
（2）物体离开水面前拉力F的大小。
（3）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大。
【解答】解：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m3＝8000N；
（2）拉物体的绳子所受的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝mg﹣F浮＝2×103kg×10N/kg﹣8000N＝1.2×104N，
由图可知，n＝3，
绳重及摩擦不计时，钢丝绳拉力F的大小：
F＝（F拉+G动）＝（F拉+m动g）＝×（1.2×104N+300kg×10N/kg）＝5000N；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%。
答：（1）物体受到的浮力为8000N；
（2）拉力F的大小为5000N；
（3）滑轮组的机械效率为80%。
一．选择题（共2小题）
1．（2018?巴彦淖尔）如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
B．若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C．若G1＝G2，则拉力F1与F2所做的总功相等
D．若G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
【解答】解：
A．用同一个滑轮组提起不同的重物时，额外功不变，但有用功不同，有用功和总功的比值不同，则滑轮组的机械效率不同，故A错误；
BC．若G1＝G2，且货物被提升的高度相同，根据W有＝G物h可知，两滑轮组所做的有用功相等；
不计绳重和摩擦，拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功，因甲滑轮组只有1个动滑轮（即动滑轮重更小），所以由W总＝（G物+G动）h可知，甲滑轮组做的总功小于乙滑轮组做的总功，由η＝可知，甲滑轮组的机械效率高，故B正确，C错误；
D．两物体被提升的高度相同，动滑轮的重力不同，根据W＝G动h可知，甲、乙滑轮组所做的额外功不相等，故D错误。
故选：B。
2．（2018?郴州）如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
【解答】解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；
根据P＝，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将同一物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；
因为W1＞W2，
由η＝可得，η甲＜η乙。
故选：A。
二．多选题（共3小题）
3．（2018?齐齐哈尔）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（ ）
A．工人提升重物时，绳上的拉力为300N B．工人做的有用功是6000J
C．工人做的总功是10800J D．滑轮组的机械效率为83.3%
【解答】解：
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＝500N×12m＝6000J，故B正确；
C、拉力端移动的距离：s＝2h＝2×12m＝24m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝300N×24m＝7200J，故C错；
D、滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%≈83.3%，故D正确。
故选：ABD。
4．（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%
【解答】解：
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。
5．（2017?朝阳）在测“滑轮组机械效率”的实验中，苒苒同学用如图所示的装置，第一次匀速提升一个钩码，拉力为F1，机械效率为η1；第二次匀速提升两个钩码，拉力为F2，机械效率为η2，第三次匀速提升三个钩码，拉力为F3，机械效率为η3，各钩码完全相同，每次提升的高度相同，绳重及摩擦忽略不计，则（ ）
A．F1+F2＝F3 B．F1+F2＞F3 C．η1＝η2＝η3 D．η1＜η2＜η3
【解答】解：
由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，
设一个钩码重为G，每次提升钩码的高度为h，动滑轮重力为G轮。
（1）不计绳重和摩擦，第一次提升一个钩码，拉力：F1＝（G+G轮），
第二次提升两个钩码，拉力：F2＝（2G+G轮），
第三次提升三个钩码，拉力：F3＝（3G+G轮）＝G+G轮，
则F1+F2＝（G+G轮）+（2G+G轮）＝G+G轮，
所以F1+F2＞F3，故A错、B正确；
（2）不计绳重和摩擦，有用功W有用＝Gh，总功W总＝（G+G轮）h，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝，
所以，当提升的钩码重力G增大时，减小，滑轮组的机械效率η增大，即：η1＜η2＜η3，故C错、D正确。
故选：BD。
三．实验探究题（共2小题）
6．（2018?铜仁市）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：
①此滑轮组是由 3 段绳子承担动滑轮和物体的总重。
②滑轮组的机械效率是 50 %。
③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是 C 。
A．acde B．bce C．ace D．abcde
【解答】解：①因为一个动滑轮提供两条绳子，而动滑轮中间的挂钩也提供一条，所以重物和动滑轮由3段绳子承担；
②滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝×100%＝50%；
③总功等于有用功加额外功，减小动滑轮重力，可以减小额外功，从而减小总功，根据η＝可知，可以提高滑轮组的机械效率，故a有影响；
根据η＝＝＝可知，改变绳子绕法、减小定滑轮重力，滑轮组的机械效率不变，不能提高滑轮组机械效率，故b、d无影响；
总功等于有用功加额外功，减小绳子与滑轮之间的摩擦，额外功减小，总功减小，有用功不变，可以提高滑轮组的机械效率，故c有影响；
根据η＝＝＝可知，增大重物重力，可以提高滑轮组的机械效率，故e有影响；
故选C。
故答案为：①3；②50③C。
7．（2018?鞍山）斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。
（1）使用斜面提升物体可以省力。如图甲，将重力为50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率η＝ 62.5 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 6 N．继续探究，可以得出斜面越陡，省力越 少 （选填“多”或“少”），机械效率越 高 （选填“高”或“低”）
（2）用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察 被撞击运动距离的远近 比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟 速度 这一因素的关系。
【解答】解：
（1）利用斜面做的有用功：
W有用＝Gh＝50N×0.2m＝10J；
拉力做的总功：
W总＝Fs＝16N×1m＝16J，
斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝62.5%，
克服摩擦做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝16J﹣10J＝6J，
由W额＝fs得摩擦力：
f＝＝＝6N；
斜面越陡，越费力，即省力越少；
使用同一个斜面，其光滑程度不变，斜面越陡时，其机械效率越高。
（2）实验中小球能够做功是体现在推动小木块运动，推动的距离越远，表示小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察木块被撞击运动距离的远近，来判断小球动能的大小。
使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，控制了质量一定，改变了速度，探究物体的动能跟速度这一因素的关系。
故答案为：
（1）62.5；6；少；高；
（2）被撞击运动距离的远近；速度。
四．计算题（共3小题）
8．（2018?长春）在翻建长春东大桥的施工中，起重机将质量为4.5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机所做的功是2×105J．（g取10N/kg）求：
（1）起重机对钢材所做的有用功。
（2）起重机的机械效率。
【解答】解：
（1）钢材的重力：
G＝mg＝4.5×103kg×10N/kg＝4.5×104N，
起重机对钢材所做的有用功：
W有用＝Gh＝4.5×104N×2m＝9×104J；
（2）由题知，电动机做的总功：W总＝2×105J，
则起重机的机械效率：
η＝＝×100%＝45%。
答：（1）起重机对钢材所做的有用功为9×104J；
（2）起重机的机械效率为45%。
9．（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1.0×103kg/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）
【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：
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%。
10．（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，已知两物体重力GA＝1.75GB。
当对A施以竖直向上的拉力TA＝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TB＝1000N时，物体B也静止，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？
【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%，
