2023年中考物理真題分類匯編——專題11 功、功率、機(jī)械效率（全國通用）

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?專題11 功、功率、機(jī)械效率

考點(diǎn)1 功
1．（2023江蘇連云港）下列有關(guān)功的說法正確的是（????）
A．用力推車沒有推動(dòng)，人對(duì)車也做了功
B．足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí)重力對(duì)足球沒有做功
C．運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴在空中靜止不動(dòng)時(shí)對(duì)杠鈴做了功
D．學(xué)生背著書包在水平路面勻速前進(jìn)時(shí)對(duì)書包做了功
【答案】B
【解析】A．用力推車沒有推動(dòng)，只有力沒有移動(dòng)距離，人對(duì)車沒有做了功，故A錯(cuò)誤；
B．足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí)，重力的方向豎直向下，足球沒有重力的方向上通過一定的距離，重力沒有對(duì)足球做功，故B正確；
C．運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴在空中靜止不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴有力的作用，但杠鈴沒有在力的方向上通過一定的距離，運(yùn)動(dòng)員沒有對(duì)杠鈴做功，故C錯(cuò)誤；
D．學(xué)生背著書包在水平路面上行走，背書包的力的方向是向上，書包沒有在力的方向上移動(dòng)距離，所以學(xué)生對(duì)書包沒有做功，故D錯(cuò)誤。
故選B。
2．（2023湖北隨州）在上周的自主復(fù)習(xí)中物理課代表建議大家“回歸課本”，如圖是課本上的原圖，針對(duì)圖中情境增加條件拓展科學(xué)思維：小強(qiáng)用100N的力斜向上拉著總重為500N的小車使小車在水平路面上勻速前進(jìn)了10m用了10s。下列說法中正確的是（　　）

A．這一過程中地面對(duì)小車的摩擦力一定是100N
B．這一過程中100N的拉力對(duì)小車做的功一定是1000J
C．這一過程中小車的速度為1m/s
D．這一過程中小車對(duì)地面的壓力一定等于500N
【答案】C
【解析】AD．小車在拉力的作用下，勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車受到的斜向上的拉力、豎直向下的重力、豎直向上的支持力及沿水平方向的摩擦力的作用，這幾個(gè)力是平衡力。因?yàn)槔κ切毕蛏系?，所以摩擦力的大小不等于拉力，不等?00N，支持力與重力也不等，不等于500N，故AD錯(cuò)誤；
B．拉力的方向斜向上，在拉力的方向移動(dòng)10m的距離時(shí)，拉力所做的功為，但移動(dòng)的距離10m不是在力的方向上，所以拉力所做的功不等于1000J，故B錯(cuò)誤；
C．小車的速度，故C正確。
故選C。
3．（2023山西）圖是小偉同學(xué)在單杠上做引體向上時(shí)的情景，每次引體向上身體上升的高度為0.6m，求解下列問題。（小偉的質(zhì)量為50kg，g取10N/kg）
（1）引體向上前小偉先進(jìn)行了熱身訓(xùn)練，他繞操場(chǎng)跑了600m用時(shí)5分鐘，他熱身運(yùn)動(dòng)的平均速度；
（2）小偉完成1次引體向上克服重力做的功；
（3）小偉做完引體向上運(yùn)動(dòng)后，雙腳穩(wěn)穩(wěn)地站在水平地面上，請(qǐng)你估算他此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。

【答案】（1）2m/s；（2）300J；（3）
【解析】解（1）小偉熱身運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間
小偉熱身運(yùn)動(dòng)的平均速度
（2）小偉所受的重力
小偉完成1次引體向上克服重力做的功
（3）小偉雙腳鞋底與地面的接觸面積約
小偉雙腳站立時(shí)對(duì)水平地面的壓力
小偉雙腳站立時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)
4.（2023四川成都）小尚同學(xué)勤于思考，熱愛探究，下面是他在探究中遇到的兩個(gè)問題，請(qǐng)完成相關(guān)計(jì)算。
（1）小尚聽爸爸說，家里的電動(dòng)汽車正常行駛10km消耗的電能約為1度（）。他認(rèn)為由此可以測(cè)算出電動(dòng)汽車的牽引力，依據(jù)模型思想，他將問題簡(jiǎn)化為：汽車行駛10km，牽引力做功，求牽引力的大?。?br /> （2）被測(cè)物體A置于堅(jiān)固的水平臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)小桌放在物體A上，小桌與A的接觸面積為（即A的受力面積）。往實(shí)驗(yàn)小桌上的沙盤里緩慢添加細(xì)沙，直到將被測(cè)物體A壓壞，測(cè)得小桌、沙盤和細(xì)沙的總重為5N，求物體A能承受的最大壓強(qiáng)。
【答案】（1）360N；（2）
【解析】解：（1）汽車行駛10km，牽引力做功3.6×106J，由得
（2）測(cè)得小桌、沙盤和細(xì)沙的總重為5N，小桌與A的接觸面積為0.1cm2，物體A能承受的最大壓強(qiáng)
5．（2023四川達(dá)州）A、B兩個(gè)圓柱形容器按如圖所示的方式放置在水平地面上，容器的厚度忽略不計(jì)，A容器自重300N，底面積為0.6m2，裝有深度為20cm的水，B容器底面積為0.8m2。（g取10 N/kg，ρ水=1×103kg/m3）
（1）求A容器中水的重力；
（2）從A容器中抽出質(zhì)量為m的水倒入B容器，A容器對(duì)B容器A底部剛好無壓力，求m的值；
（3）在（2）小題的基礎(chǔ)上，向B容器另外加入80kg水（水不溢出），當(dāng)A容器靜止時(shí)，求B容器中的水對(duì)A容器所做的功。

【答案】（1）； （2）； （3）
【解析】（1）容器中水的體積為
容器中水的重力為
（2）從A容器中抽出質(zhì)量為m的水倒入B容器，A容器對(duì)B容器A底部剛好無壓力，此時(shí)A容器和剩余的水的總重力大小等于它受到的浮力，即
代數(shù)可得解得，m的值為
（3）從A容器中抽出的倒入B容器的水的重力為
A容器和剩下的水的總重力為
B容器另外加入水后，A容器整體漂浮，所浸入的水深不變，B容器水深的增加量為
A容器受到的浮力
B容器中的水對(duì)A容器所做的功為

考點(diǎn)2 功率
6.（2023天津）第七屆世界智能大會(huì)于2023年5月18日在天津開幕，大會(huì)上展示了可穿戴的“外骨骼”機(jī)器人。參觀者戴上該設(shè)備，輕松地將50kg的物體勻速舉高1m，用時(shí)2s，此過程中對(duì)物體做功______J，功率為______W。（g取10Nkg）
【答案】500 250
【解析】將50kg的物體勻速舉高1m，此過程中對(duì)物體做功
對(duì)物體做功用時(shí)2s，則功率
7．（2023四川內(nèi)江）如圖是當(dāng)今世界上最新研發(fā)的“偵探獵犬”超音速汽車，最大車速能達(dá)到1.6×103km/h，它創(chuàng)造了短期內(nèi)無法超越的世界紀(jì)錄。在某次測(cè)試中，該超音速汽車以1.26×103km/h的速度在水平軌道上勻速直線行駛時(shí)，汽車受到水平方向的阻力為1.8×105N，求在這次測(cè)試中：
（1）汽車受到水平方向的牽引力；
（2）汽車牽引力的功率。

【答案】（1）1.8×105N；（2）6.3×107W
【解析】解：（1）由題意可知，超音速汽車在水平軌道上勻速直線行駛時(shí)，處于平衡狀態(tài)，受到平衡力作用，因此汽車在水平方向上受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，大小相等，則汽車受到水平方向的牽引力為
（2）汽車的速度為
根據(jù)
可得，汽車牽引力的功率為
8．（2023四川自貢）為保家衛(wèi)國，加強(qiáng)國防建設(shè)，我國自主研制了一款兩棲坦克，坦克發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為440kW，滿載時(shí)質(zhì)量是24t，在野外陸地的最大速度是60km/h，在水中的最大速度是14km/h。已知，，請(qǐng)完成下列問題：
（1）坦克滿載在水中行進(jìn)時(shí)，排開水的體積是多少？
（2）坦克每條履帶與地面的接觸面積是2m2，滿載時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)多大？
（3）在某次演習(xí)中，坦克以最大功率在水中行駛10min，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功是多少？
【答案】（1）24m3；（2）6×104Pa；（3）2.64×108J
【解析】（1）由題意知，坦克滿載時(shí)受到的重力為
由于坦克漂浮，所以此時(shí)坦克重力等于其受到得浮力，即
由F浮=ρgV排可得，此時(shí)它排開水的體積
（2）坦克滿載時(shí)靜止在地面上，對(duì)地面的壓力等于其重力，即
兩條履帶的觸地面積為
由得，坦克滿載時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)
（3）由題意知，坦克以最大功率和最大速度在水中行駛10min，發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力所做的功為

考點(diǎn)3 機(jī)械效率
9．（2023江蘇連云港）下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是（????）
A．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率越高
B．做功越快的機(jī)械，機(jī)械效率越高
C．所做有用功越多的機(jī)械，機(jī)械效率越高
D．有用功與總功的比值越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高
【答案】D
【解析】A．機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，與省力情況無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．功率是描述物體做功快慢的物理量，做功慢的機(jī)械，其功率??；機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，兩者沒有必然的聯(lián)系，故B錯(cuò)誤；
C．機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，所做有用功越多，總功未知，機(jī)械效率不一定越高，故C錯(cuò)誤；
D．機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，有用功與總功的比值越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高，故D正確。
故選D。
10．（2023新疆）使用如圖所示的滑輪組勻速提升重力不同的物體時(shí)，除了動(dòng)滑輪的重力導(dǎo)致的額外功外，其他因素導(dǎo)致的額外功與總功之比為一定值。已知?jiǎng)踊喌闹亓?.0N，繩子能夠承受的最大拉力為50N。當(dāng)勻速提升重為9.0N的物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為81%，則使用該滑輪組勻速提升物體時(shí)的機(jī)械效率的最大值為（　?。?br />
A．90% B．89% C．88% D．87%
【答案】B
【解析】根據(jù)題意可知，則，又，，可得，由題意可知，其他因素導(dǎo)致的額外功與總功之比為一定值，即有，當(dāng)繩子能夠承受的最大拉力為50N時(shí)，則有，可得，，故達(dá)到最大拉力時(shí)，機(jī)械效率的最大值為
故選B。
11．（2023重慶）在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的工地上，如圖所示，工人借助動(dòng)滑輪用250N的拉力，將450N的重物勻速提升2m，用時(shí)10s。則（　?。?br />
A．重物上升的速度為0.4m/s
B．動(dòng)滑輪做的有用功為1000J
C．工人的拉力的功率為90W
D．動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為90%
【答案】D
【解析】A．重物上升的速度為，故A不符合題意；
B．動(dòng)滑輪做的有用功為W有=Gh=450N×2m=900J，故B不符合題意；
C．動(dòng)滑輪有兩根繩承擔(dān)，所以繩子自由端移動(dòng)的速度為v繩=v=0.2m/s×2=0.4m/s，工人的拉力的功率為P=Fv繩=250N×0.4m/s=100W，故C不符合題意；
D．動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為，故D符合題意。
故選D。
12．（2023湖南岳陽）小明學(xué)習(xí)了滑輪知識(shí)后，利用滑輪設(shè)計(jì)了一個(gè)升降裝置，如圖所示。在爸爸的幫助下，通過它把一個(gè)重為100N的物體從地面提升到9m高的陽臺(tái)上，所用拉力F為60N，用時(shí)10s，關(guān)于提升過程描述正確的是（　?。?br />
A．做的有用功為900J B．拉力F做功的功率為54W
C．機(jī)械效率為60% D．用升降裝置可以省功
【答案】A
【解析】A．做的有用功為，故A正確；
B．物體的速度為，由圖可知，動(dòng)滑輪上的繩子根數(shù)為n=2，繩子的速度為，拉力F做功的功率為，故B錯(cuò)誤；
C．機(jī)械效率為，故C錯(cuò)誤；
D．使用任何機(jī)械都不可避免會(huì)有額外功，所以任何機(jī)械都不能省功，故D錯(cuò)誤。
故選A。
13．（2023四川達(dá)州）搬運(yùn)工人為了將笨重的物體裝進(jìn)汽車車廂，常使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長(zhǎng)5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，則下列判定不正確的是（　?。?br />
A．物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中受3個(gè)力的作用，合力為0
B．推力所做的功是2500J
C．斜面的機(jī)械效率為80%
D．物體受到斜面的摩擦力為100N
【答案】A
【解析】A．物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中受重力、支持力、推力、摩擦力共4個(gè)力的作用，處于平衡狀態(tài)，合力為0，故A錯(cuò)誤，符合題意；
B．推力所做的功是，故B正確，不符合題意；
C．推力做的有用功為，斜面的機(jī)械效率為，故C正確，不符合題意；
D．推力做的額外功為，物體受到斜面的摩擦力為，故D正確，不符合題意。
故選A。
14．（多選）（2023天津）在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，用如圖所示的滑輪組先勻速提升重為是G1的物體，額外功與有用功之比為1︰3；再勻速提升重為G2的物體。先后兩次繩子自由端的拉力之比為2︰5。若不計(jì)繩重和摩擦，則（　?。?br />
A．
B．
C．先后兩次滑輪組的機(jī)械效率之比為3︰4
D．先后兩次滑輪組的機(jī)械效率之比為5︰6
【答案】BD
【解析】AB．因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，則有用功為提升物體所做的功，額外功為提升動(dòng)滑輪所做的功。由題意知，滑輪組先勻速提升重為是G1的物體，額外功與有用功之比為1︰3；即3G動(dòng)h=G1h，解得。再勻速提升重為G2的物體。先后兩次繩子自由端的拉力之比為2︰5，即，解得，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．根據(jù)，先后兩次滑輪組的機(jī)械效率之比，故C錯(cuò)誤，D正確。
故選BD。
15．（多選）（2023四川成都）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動(dòng)，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動(dòng)滑輪重為5N，ab=2m，bc=3m。物體M從a點(diǎn)到c點(diǎn)過程中，拉力F與M移動(dòng)距離的關(guān)系如圖乙，不考慮物體大小對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，對(duì)此過程的分析，下列結(jié)論正確的是（????）

A．繩子自由端移動(dòng)的距離為15m
B．拉力F做的功為840J
C．拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
D．物體從ab段到bc段，滑輪組的機(jī)械效率變大
【答案】BD
【解析】A．由圖可知，繩子段數(shù)有2段，物體移動(dòng)的距離s物=2m+3m=5m，則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=5m×2=10m，故A錯(cuò)誤；
B．由圖乙可知，物體M從a點(diǎn)到b點(diǎn)過程中，拉力F'=60N，繩子自由端移動(dòng)距離s'=2m×2=4m，拉力F做的功為W'=F's'=60N×4m=240J，物體M從b點(diǎn)到c點(diǎn)過程中，拉力F"=100N，繩子自由端移動(dòng)距離s"=3m×2=6m，拉力F做的功為W"=F"s"=100N×6m=600J，則拉力F做的總功為W=240J+600J=840J，故B正確；
C．忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，拉力F在ab段做的額外功W額'=G動(dòng)sab=5N×2m=10J，拉力F在bc段做的額外功W額"=G動(dòng)sbc=5N×3m=15J，所以拉力F在ab段做的額外功小于在bc段做的額外功，故C錯(cuò)誤；
D．在ab段，滑輪組的機(jī)械效率，在bc段，滑輪組的機(jī)械效率，故D正確。
故選BD。
16．（2023四川內(nèi)江）如圖所示，將重力為10N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若斜面長(zhǎng)L為1m，斜面高h(yuǎn)為0.3m，拉力F為4N，拉力的功率為2W，則此過程中，斜面的機(jī)械效率是________%，物體從斜面底端運(yùn)動(dòng)到斜面頂端所用的時(shí)間是_______s。

【答案】75 2
【解析】拉動(dòng)物體所做的有用功為，總功為，斜面的機(jī)械效率是
根據(jù)，可得，物體從斜面底端運(yùn)動(dòng)到斜面頂端所用的時(shí)間是
17．（2023山東泰安）用如圖所示的滑輪組在10s內(nèi)將200N的重物勻速提升3m，滑輪組的機(jī)械效率為80%，不計(jì)繩重和摩擦，拉力F的功率為_________W。

【答案】75
【解析】由題意知，解得拉力F做的功W總=750J。根據(jù)得，拉力F的功率為
18．（2023重慶）如圖所示，是小智同學(xué)在勞動(dòng)實(shí)踐基地體驗(yàn)的場(chǎng)景。他用的拉力將重的重物勻速提升，用時(shí)，此過程中重物上升的速度為______，滑輪組的機(jī)械效率為______。

【答案】0.2 75%
【解析】此過程中重物上升的速度
滑輪組的動(dòng)滑輪繞2段繩，滑輪組的機(jī)械效率為
19．（2023江蘇連云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)箱子的支持力大小為__________N，箱子受到的阻力大小為________N。如果用如圖所示的滑輪組勻速提升該箱子，拉力F=250N，滑輪組的機(jī)械效率為____________。箱子以0.1m/s的速度勻速上升的過程中，拉力的功率為__________W。

【答案】450 20 90% 50
【解析】箱子放在水平地面上時(shí)，箱子受到的重力與地面對(duì)箱子的支持力大小相等，方向相反，都作用在箱子上，而且作用在同一條直線上，所以箱子受到的重力與地面對(duì)箱子的支持力是一對(duì)平衡力，故地面對(duì)箱子的支持力大小為
箱子勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，箱子受到的阻力等于推力，所以箱子受到的阻力大小為
滑輪組的機(jī)械效率η==90%
拉力端移動(dòng)速度v=2×0.1m/s=0.2m/s，由P=，可得，拉力做功的功率
20．（2023四川達(dá)州）某?？萍夹〗M設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究浮力和機(jī)械效率的相關(guān)問題，B是放置在水平桌面上的盛水玻璃杯，總重力為30N，與桌面的接觸面積為25cm2，A物體重力為50N，體積為1.25×10-3m3，當(dāng)物體A浸沒在水中勻速上升時(shí)，該裝置的機(jī)械效率為75%，則物體完全拉出水面后（物體不吸水、不沾水），B容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)變化了__________Pa，該裝置的機(jī)械效率變?yōu)開_________。（不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，g取10 N/kg，ρ水=1×103kg/m3）

【答案】5000 80%
【解析】當(dāng)物體浸沒在水中時(shí)，根據(jù)阿基米德原理可知，物體受到的浮力為，物體完全提出水后，玻璃杯底對(duì)地面的壓力變化量為，根據(jù)可得，玻璃杯對(duì)地面變化的壓強(qiáng)為
由圖知，拉力作用在動(dòng)滑輪的軸上，使用時(shí)費(fèi)力但省距離，且n=2，則拉力端移動(dòng)距離，不計(jì)繩重、、摩擦和水的阻力，當(dāng)物體A浸沒在水中勻速上升時(shí)，該滑輪的機(jī)械效率為，即
解得F=100N，對(duì)動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，動(dòng)滑輪受到向上的拉力F、二股繩子的向下的拉力（每股繩子的拉力等于）、自身的重力G動(dòng)，即，所以動(dòng)滑輪的重力為，物體A完全提出水面后，動(dòng)滑輪受到向上的拉力F、二股繩子的向下的拉力（每股繩子的拉力等于GA）、動(dòng)滑輪的重力，則拉力為，拉力端移動(dòng)距離，此時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為
21．（2023湖南懷化）提高機(jī)械效率能夠充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，一組同學(xué)在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示。

次數(shù)
物體的重力
提升的高度
拉力
繩端移動(dòng)的距離
機(jī)械效率
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.4
0.3
71.4%
3
4
0.1
1.8
0.3

4
4
0.2
1.8
0.6
74.1%
（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量豎直向上______（選填“勻速”或“加速”）拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)的有用功______J，機(jī)械效率是______（結(jié)果精確到0.1%）；
（3）分析比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判定，使用同一個(gè)滑輪組提升物體時(shí)，被提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率______（選填“越高”或“越低”或“不變”）；分析比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，機(jī)械效率與物體上升的高度______（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。
【答案】（1）勻速 （2）0.4 74.1% （3）越高 無關(guān)
【解析】（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使測(cè)力計(jì)示數(shù)比較穩(wěn)定，便于讀數(shù)。
（2）由表格中數(shù)據(jù)可知，第3組實(shí)驗(yàn)的有用功為W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，總功為W總=Fs=1.8N×0.3m=0.54J，機(jī)械效率是
（3）分析比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用同一個(gè)滑輪組提升物體，被提升的物體越重，有用功在總功中所占的比例越大，滑輪組的機(jī)械效率就越高；分析比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，在物重相同時(shí)，物體上升的高度不同，機(jī)械效率相同，說明機(jī)械效率與物體上升的高度無關(guān)。
22．（2023山東棗莊）提高機(jī)械效率可以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，對(duì)節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。某科技創(chuàng)新小組根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和客觀事實(shí)，對(duì)影響滑輪組機(jī)械效率的因素作出如下猜想：
猜想I：滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度有關(guān)
猜想Ⅱ：滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪的重力有關(guān)
猜想Ⅲ：滑輪組的機(jī)械效率與所提物體的重力有關(guān)
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
鉤碼的重力G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端移動(dòng)的距離S/m
機(jī)械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4

4
4
0.2
1.50
0.5
88.9%
根據(jù)猜想，運(yùn)用如圖甲、乙、丙所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)沿豎直方向__________緩慢向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第3次實(shí)驗(yàn)是利用了圖__________的裝置完成的，它的機(jī)械效率η=__________；
（3）比較2、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證猜想I是__________（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的；
（4）通過比較__________（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；
（5）通過比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率__________。
【答案】（1）勻速 （2）丙 80% （3）錯(cuò)誤 （4）1、2 （5）越低
【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)，所以需要?jiǎng)蛩倬徛睦瓌?dòng)測(cè)力計(jì)，以方便讀數(shù)。
（2）由表中數(shù)據(jù)可得，鉤碼移動(dòng)的距離為0.1m時(shí)，繩子端移動(dòng)的距離為0.4m，則繩子的股數(shù)為，即動(dòng)滑輪上有4股繩，所以丙圖符合題意。
由表中數(shù)據(jù)可得，有用功為W有=G3h3=4N×0.1m=0.4J，總功為W總=F3S3=1.25N×0.4m=0.5J，機(jī)械效率為
（3）對(duì)比2、4的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其它條件不變，只改變物體提升的高度，機(jī)械效率是不變的，所以猜想一是錯(cuò)誤的。
（4）要想得到同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高的結(jié)論，需要保證滑輪組不變，重物提升的高度也不變，只改變重物的重力，所以表中1、2號(hào)實(shí)驗(yàn)符合條件。
（5）對(duì)比2、3次實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，重物的重力不變，提升的高度也不變，但滑輪組中動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)增多了，且動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多，機(jī)械效率越低，所以可得結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低。
23．（2023湖北隨州）生活中有些低層建筑沒有電梯，房屋裝修時(shí)聰明的工人常用滑輪組提升沙石等物料。如下圖，物料及桶總質(zhì)量為60kg，工人質(zhì)量為80kg，工人的雙腳與水平地面接觸面積為400cm2，某段時(shí)間內(nèi)工人將物料及桶緩緩勻速提升了3m。不計(jì)滑輪組和繩的重量及繩與輪之間的摩擦。圖中拉力的方向近似認(rèn)為是豎直方向，g取10 N/kg。求：
（1）工人拉繩子的力是多大？
（2）這段時(shí)間內(nèi)工人提升物料及桶做了多少功？
（3）這段時(shí)間內(nèi)工人對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？

【答案】（1）300N；（2）1800J；（3）1.25×104Pa
【解析】（1）如圖所示，繩子的股數(shù)n=2，工人拉繩子的力為
（2）工人提升物料及桶做的功為W=mgh=60kg×10N/kg×3m=1800J
（3）人受到豎直向下的重力、地面對(duì)人豎直向上的支持力和繩子對(duì)人豎直向上的拉力作用，這3個(gè)力是平衡的，即m′g=F拉+F支持
因?yàn)橹С至蛪毫κ且粚?duì)相互作用力，大小相等，則工人對(duì)地面的壓力為F壓= F支持= m′g- F拉=80kg×10N/kg-300N=500N
工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為
24．（2023江蘇蘇州）如圖甲所示，重500N、底面積為0.2m2的箱子放在水平地面上?，F(xiàn)用一塊直木板將該箱子勻速拉上平臺(tái)（圖乙）。已知拉力為350N，箱子沿板移動(dòng)了2m，升高1m，用時(shí)20s。求：
（1）箱子對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）上移過程中拉力做功的功率；
（3）箱子克服木板摩擦力所做的功。

【答案】（1）；（2）35W；（3）200J
【解析】（1）箱子對(duì)水平地面的壓強(qiáng)
（2）拉力做功
拉力做功功率
（3）所做的有用功
克服摩擦力做功
25．（2023安徽）如圖，一固定斜面頂端裝有定滑輪，為測(cè)量該裝置提升物體時(shí)的機(jī)械效率，用彈簧測(cè)力計(jì)連接細(xì)繩，跨過定滑輪將重為6N的物體沿斜面向上勻速拉動(dòng)0.6m，物體上升的高度為0.3m，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4N。求此過程中。
（1）做的有用功；
（2）該裝置的機(jī)械效率。

【答案】（1）1.8J；（2）
【解析】（1）有用功為W有=Gh=6N×0.3m=1.8J
（2）總功為W總=Fs=4N×0.6m=2.4J
所以滑輪組的機(jī)械效率為
26．（2023四川廣元）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個(gè)工件沿水平地面勻速拉動(dòng)到加工點(diǎn)。拉動(dòng)過程中，工人對(duì)繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為。工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為；此工人的質(zhì)量為70kg，兩個(gè)動(dòng)滑輪的質(zhì)量共為10kg，繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：
（1）工人的手對(duì)繩的拉力大小；
（2）工件移動(dòng)過程中，地面對(duì)工件摩擦力的大??；
（3）滑輪組在此次工作中的機(jī)械效率。

【答案】（1）100N；（2）300N；（3）75%
【解析】（1）工人的重力
由得，工人對(duì)地面的壓力
由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力
由力的平衡條件可知，工人的手對(duì)繩的拉力
（2）兩個(gè)動(dòng)滑輪的重力
由圖可知n=4，因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)r
所以地面對(duì)工件摩擦力
（3）滑輪組的機(jī)械效率
27．（2023四川南充）某人始終雙腳站在地上，用滑輪組從水池底勻速提起實(shí)心圓柱體A，如示意圖甲。A從離開池底到剛要離開水面的過程中，其底面受到水的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系PA-t如圖乙。A從剛離開池底到拉出水面并繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，人對(duì)地面的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系P人-t如圖丙。A未露出水面之前裝置的機(jī)械效率為η1；A離開水面后裝置的機(jī)械效率為η2。已知人的質(zhì)量為60kg，人雙腳站地時(shí)，與地面的接觸面積為500cm2，A的底面積為200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不計(jì)摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部與池底不密合，忽略液面高度變化，圖甲中①②③④段繩均豎直。
（1）求池水深度和A的上升速度；
（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；
（3）求A未露出水面前人對(duì)繩的拉力和A全部露出水面后人對(duì)繩的拉力；
（4）求動(dòng)滑輪的重力。

【答案】（1）4m，0.2m/s；（2）1m，200N；（3）400N， 500N；（4）200N
【解析】（1）由圖乙可知，物體A在池底時(shí)，其底面受到水的壓強(qiáng)pA=4×104Pa，根據(jù)p=ρgh得，池水深度
忽略液面高度變化，A上升的高度h=4m，時(shí)間t=20s，所以A的上升速度
（2）由圖丙可知，15~20s時(shí)，A從剛接觸水面到拉出水面，上升的高度即為物體A的高度hA=vt′=0.2m/s×5s=1m
A的底面積SA=200cm2=0.02 m2
A的體積VA=SA hA=0.02m2×1m=0.02 m3
A未露出水面受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水g VA= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02 m3=200N
（3）由圖丙可知，A未露出水面時(shí)，人對(duì)地面的壓強(qiáng)p人=0.4×104Pa，人與地面的接觸面積S人=500cm2=0.05m2
根據(jù)得，人對(duì)地面的壓力F人=p人S人=0.4×104Pa×0.05 m2=200N
人的重力G人=m人g=60 kg×10N/kg=600N
A未露出水面前人對(duì)繩的拉力F拉=G人- F人=600N-200N=400N
由圖丙可知，A全部露出水面后人對(duì)地面的壓強(qiáng)p人′=0.2×104Pa，根據(jù)得，人對(duì)地面的壓力F人′=p人′S人=0.2×104Pa×0.05 m2=100N
A全部露出水面后人對(duì)繩的拉力F拉′=G人- F人′=600N-100N=500N
（4）A未露出水面前，機(jī)械效率
A全部露出水面后，機(jī)械效率
因?yàn)棣?∶η2=15∶16，所以GA=800N。A未露出水面前，由
得G動(dòng)=2F拉-GA+F浮=2×400N-800N+200N=200N