2024年中考物理二轮复习重难点汇编（讲义） 滑轮组的机械效率（苏科版）

这是一份2024年中考物理二轮复习重难点汇编（讲义） 滑轮组的机械效率（苏科版），共24页。学案主要包含了机械效率，中考题型分析等内容，欢迎下载使用。

1.“网络式”复习法：即采用章、节、标题、要点四个层次对教材进行梳理和编织记忆网络。
2.提高“回头率”：为了防止遗忘，就要采用提高“回头率”的`方法，即看完一节、一章、一部分之后，再回头扫视一遍，这样知识得到了系统的巩固，效果很好。
3.“空想法”：所谓空想法就是不看课本回想看过的内容;或看课本的大纲填充细节。
4.树形图：复习时，可以在每门考试科目众多的参考书中，选出一本较有代表性的参考书，通读全书后，理出该领域研究的主要线索。
5.梳理错题法：把综合复习阶段做过的所有习题重新浏览一遍。把曾经做错并改正后的题重点看一遍。
6.“齐头并进”法：在复习过程中，由于要复习的学科多，所以必须合理安排时间。学科和学科之间不可偏废。可将每天的时间划分为大致相等的5部分，用于7门课的复习，弱科花的时间稍多一些。
滑轮及滑轮组机械效率的计算
一、机械效率
1、三功——有用功、额外功、总功
2、机械效率
（1）定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。
（2）公式：
（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。
注意：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总小于总功，故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
3、滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）
当滑轮组竖放使用时，克服物体重力做有用功，所以有用功是W有用=Gh，总功W总=Fs，额外功W额=W总－W有=Fs－Gh，机械效率（任何情况下都适用）；
如果不计绳重和摩擦，额外功W额=G动h，机械效率
（不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。
当滑轮组横放使用时，克服摩擦力做有用功，所以有用功是W有用=fs物，总功W总=Fs绳，额外功W额=W总－W有=Fs绳－fh，机械效率，此时与物体重力无关，绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s绳=ns物。
注意：
（1）当用竖放滑轮组提水中物体时，克服的不再是物体的重力，而是G-F浮，在计算机械效率时，只有将G换成G-F浮即可。
（2）由于物体和绳端同时运动，将s=nh或s绳=ns物两边同时除以时间t，所以得v绳=nv物。尤其在计算拉力的功率选用P=Fv计算时，一定要用v绳，不要用v物。

二、中考题型分析
在中考试卷中，侧重滑轮组机械效率的计算，有时结合浮力、功率一起考查，综合性强。中考中，主要以计算形式考查。近年来，分值在4分—6分左右。
★常考知识点一：滑轮的机械效率计算（竖拉）
典例1.质量为60kg的工人站在水平地面上，利用滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将重为800N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%(g取10N/kg)。求：
(1)有用功W有；
(2)人拉绳子的力F；
(3)人拉绳子做功的功率。
典例2.2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗，救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力F拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：
(1)滑轮组对海豚做的有用功有多大？
(2)拉力F做功的功率有多大？
(3)滑轮组的机械效率有多大？
★常考知识点二：滑轮的机械效率计算（平拉）
典例3.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
(1)拉力F在30s内所做的功。
(2)拉力F做功的功率。
(3)整个装置的机械效率。
典例4.如图所示的滑轮组，用F=100N的力水平拉绳子自由端，把物体A在10s内向左水平匀速运动1m，求：
(1)这个过程中拉力F所做功的功率多少？
(2)若该滑轮组的机械效率是75%.则物体受到地面的摩擦力是多少？
★常考知识点三：滑轮的机械效率计算（提高效率）
典例5.工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，货物重100N，滑轮组的效率为50%，不考虑绳重和摩擦。
(1)动滑轮重为多少？
(2)当某次运送400N货物时，绳子的拉力F是多少？
(3)此人利用此装置分别匀速提升重物G1和G2，机械效率分别为75%和80%，求G1与G2的比值。
典例6.某工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g=10N/kg)
(1)若工人在lmin内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率
(2)求动滑轮受到的重力
(3)若该工人体重为600N且最大能举起800N的货物，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
★常考知识点四：滑轮的机械效率计算（组合）
典例7.配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa.(杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g=10N/kg)求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)滑轮组对A端的拉力；
(3)B端对M的拉力；
(4)配重M的质量；
(5)为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。
跟踪训练
8.如图，工人用动滑轮提升重为800N的物体，所用拉力为F，物体以0.2m/s的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为80%，不计绳重和摩擦。
求：
(1)物体在10s内上升的高度。
(2)工人对绳端的拉力。
(3)当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。
9.如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，用300N的拉力竖直向下拉动绳子，将重为540N的物体A在20s内匀速上升了4m，若不计绳重和摩擦。关于该过程，求：
(1)滑轮组对物体A做的有用功；
(2)工人拉力做的总功；
(3)滑轮组的机械效率；
(4)拉力做功的功率；
(5)若要提起740N的物体，机械效率为多少？此时支架受到滑轮组拉力？
10.如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750N的货物，在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B，拉力F乙为62.5N。(不计绳重和滑轮重)求：
(1)甲工人做的功；
(2)该滑轮组的机械效率。
11.利用如图所示的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1m/s的速度匀速直线运动20s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：
(1)货物A在20s内移动的距离；
(2)这个过程中拉力F的功率；
(3)水平地面对货物A的摩擦力大小。
12.一辆重2×104N的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶。司机找来一小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3750N的水平拉力，将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10s。求：
(1)拉力F做的功；
(2)拉力F做功的功率；
(3)若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力。
13.体重为500N的工人师傅用如图所示滑轮组提升建筑材料，在400N的拉作用下，使重为700N建筑材料匀速直上升了2m。不计绳重和摩擦，绳子承受拉足够。求：
(1)该过程中拉力做的功W拉。
(2)此过程滑轮组的机械效率η。
(3)该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力G物最大。
14.在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在10s内将420N的材料提升了10m，(不计绳重和摩擦，g=10N/kg)。求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升420N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
15.如图甲所示，质量为40kg的小荣同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图像如图乙所示，不计绳重和摩擦，求：
(1)动滑轮的重力G动；
(2)当G物=120N时，若此时人在10s内将物体提升了2m，则此时拉力的功率；
(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
16.如图甲用一辆汽车打捞深井中的物体。汽车始终以2m/s的速度沿水平路面向右匀速直线运动，直到刚好把物体完全打捞出井口。汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象如图乙所示，t=0s时绳子刚好拉紧(忽略物体出水时对井中水面高度的影响，不计水的阻力、绳重和滑轮轴处摩擦)。已知汽车受到地面的摩擦阻力为1000N，动滑轮重为1000N，g取10N/kg。求：
(1)物体的重力；
(2)从提出水面到刚好到井口的过程中，利用滑轮组提升物体所做的有用功；
(3)在前10s提升物体的过程中，滑轮组的机械效率。
17.为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，质量为65kg工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB=1：2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N。(木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg)
(1)若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？
(2)若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m。求：
①人对地面的压力。
②滑轮组的机械效率。
③滑轮组对绳AC的拉力。
答案和解析
1.【答案】(1)800J；(2)500N；(3)200W
【解析】解：(1)有用功
W有=Gh=800N×1m=800J
(2)根据 η=W有用W总×100% 可得人拉绳子做的总功
η
人拉绳子的距离
s=nh=2×1m=2m
人拉绳子的力
F=W总s=1000J2m=500N
(3)物体A以0.2m/s的速度匀速上升1m，由此可知人拉绳子的时间
t=hv=1m0.2m/s=5s
人拉绳子做功的功率
P=W总t=1000J5s=200W
答：(1)有用功W有为800J；
(2)人拉绳子的力F为500N；
(3)人拉绳子做功的功率为200W
2.【答案】解：(1)滑轮组对海豚做的有用功W有用=Gh=mgh=180kg×10N/kg×2m=3600J；
(2)从图中可知n=4，绳子自由端移动的距离s=nh=4×2m=8m，
拉力F做功的总功W总=Fs=500N×8m=4000J，
拉力F做功的功率P=W总t=4000J40s=100W；
(3)滑轮组的机械效率η=W有用W总×100%=3600J4000J×100%=90%。
答：(1)滑轮组对海豚做的有用功为3600J；
(2)拉力F做功的功率为100W；
(3)滑轮组的机械效率为90%。
【解析】(1)根据W有用=Gh=mgh得出滑轮组对海豚做的有用功；
(2)从图中可知n=4，根据s=nh得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs得出拉力F做功的总功，根据P=W总t得出拉力F做功的功率；
(3)根据η=W有用W总得出滑轮组的机械效率。
本题考查有关滑轮组的功、功率和机械效率的计算，是一道综合题。
3.【答案】解：(1)由v=st可得故障车被拖离的距离：
s车=v车t=5m/s×30s=150m，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，拉力端移动的距离：
s=ns物=3×150m=450m，
拉力做的总功：
W总=Fs=500N×450m=2.25×105J；
(2)拉力F做功的功率：
P=W总t=2.25×105J30s=7500W；
(3)地面对故障车的摩擦力：
f=0.08G=0.08mg=0.08×1.5×103kg×10N/kg=1200N，
拉力所做的有用功：
W有=fs=1200N×150m=1.8×105J，
整个装置的机械效率：
η=W有用W总=1.8×105J2.25×105J×100%=80%。
答：(1)拉力F在30s内所做的功为2.25×105J；
(2)拉力F做功的功率为7500W；
(3)整个装置的机械效率为80%。
【解析】(1)先利用s=vt求故障车被拖离的距离，由图知使用滑轮组的绳子有效股数n=3，根据s=ns车求出拉力端移动的距离，再利用W=Fs求出拉力做的总功；
(2)利用P=Wt求拉力F做功的功率；
(3)根据f=0.08G=0.08mg求出地面对故障车的摩擦力，利用W=fs车求出拉力所做的有用功，整个装置的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，由于是水平使用滑轮组，明确滑轮组绳子的有效股数和有用功是关键。
4.【答案】解：(1)由图可知，与动滑轮接触的绳子股数n=2，因物体A在10s内向左水平匀速运动1m，
绳子自由端移动的距离为：s拉=ns物=2×1m=2m
则这个过程中拉力F所做的功为：P=Wt=Fs拉t=100N×2m10s=20W
(2)滑轮组对物体做的有用功为克服摩擦力做的功，
由η=W有W总=fs物Fs拉=f2F得物体受到地面的摩擦力为：f=2ηF=2×75%×100N=150N
答：(1)这个过程中拉力F所做功的功率为20W；
(2)若该滑轮组的机械效率是75%，则物体受到地面的摩擦力是150N。
【解析】(1)由图可知与动滑轮接触的绳子股数，然后根据P=Wt=Fnst求得拉力F所做功的功率多少；
(2)滑轮组对物体做的有用功为克服摩擦力做的功，根据η=W有W总=fsFns求得物体受到地面的摩擦力。
此题主要考查的是学生对机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，知道克服物体摩擦力做的功为有用功是解决此题的关键。
5.【答案】解：(1)由不计绳重和摩擦时η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动可知，动滑轮的重力：G动=1−ηη×G=1−50%50%×100N=100N；
(2)由图可知n=2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F=1n(G+G动)=12×(400N+100N)=250N；
(3)由不计绳重和摩擦时η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动可知，物体的重力G=η1−η×G动，
则G1与G2的比值：G1G2=η11−η1×G动η21−η2×G动=η1η2×1−η21−η1=75%80%×1−80%1−75%=34。
答：(1)动滑轮重为100N；
(2)当某次运送400N货物时，绳子的拉力F是250N；
(3)G1与G2的比值为3：4。
【解析】(1)利用不计绳重和摩擦时η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动求动滑轮的重力。
(2)由图可知n=2，利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)求绳子的拉力F。
(3)利用不计绳重和摩擦时η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动求G1与G2的比值。
本题考查了使用滑轮组时绳子自由端拉力和机械效率公式的应用，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
6.【答案】解：
(1)由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=Fs=200N×18m=3600J，
拉力的功率：P=Wt=3600J60s=60W；
(2)由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=50%，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100％=Gh(G+G动)h×100％=GG+G动×100％=300N300N+G动×100％=50%，
解得：G动=300N；
(3)已知工人的体重为600N，
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F大=G人=600N，
由F=1n(G+G动)可得，提升的最大物重：G大=nF大−G动=3×600N−300N=1500N，
则滑轮组的最大机械效率：η大=G大G大+G动×100%=1500N1500N+300N×100%≈83.33%。
答：(1)拉力的功率为60W；
(2)动滑轮受到的重力为300N；
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是83.33%。

【解析】本题考查了影响滑轮组机械效率的因素和做功公式、功率公式、机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的综合应用，要注意绳子的最大拉力和人的重力相等。
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功，利用P=Wt求出拉力的功率；
(2)由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=50%，机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，根据η=W有W总×100％=Gh(G+G动)h×100％=GG+G动×100％求出动滑轮受到的重力；
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于人的重力，根据G=mg求出其大小，根据F=1n(G+G动)求出提升的最大物重，然后利用η=W有W总×100％=Gh(G+G动)h×100％=GG+G动×100％求求出滑轮组的最大机械效率。
7.【答案】解：(1)根据图示可知，n=2，则F=12(G+G动)=12×(210N+90N)=150N；
滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=GhFs×100%G2F×100%=210N2×150N×100%=70%；
(2)设配重M的底面积为S，
由p=FS可得：
3×105Pa=GMS----①
当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：
FA=3F+G定=3×150N+150N=600N；
(3)由杠杆平衡条件可得，FB×OB=FA×OA
即FB=FA×OAOB=600N×53=1000N；
(4)由p=FS可得：1×105Pa=GM−FBS=GM−1000NS-----②
联立①②可得：3=GMGM−1000N，
GM=1500N；
由G=mg可得，m=GMg=1500N10N/kg=150kg；
(5)当配重对地面的压力为0时，人对绳子的拉力最大，此时B端受到的拉力为1500N；
由杠杆平衡条件可得，FB′×OB=FA′×OA
即FA′=FB′×OBOA=1500N×35=900N；
以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力G定、3段绳子向下的拉力3F′和向上的拉力FA′，
由力的平衡条件可得：3F′+G定=FA′，
则人对绳的最大拉力：
F′=FA′−G定3=900N−150N3=250N。
答：(1)滑轮组的机械效率为70%；
(2)滑轮组对A端的拉力为600N；
(3)B端对M的拉力为1000N；
(4)配重M质量是150kg；
(5)为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是250N。
【解析】(1)根据图示读出作用在动滑轮上绳子的条数n，绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，根据F=1n(G+G动)求出拉力；根据η=W有W总=GhFs=GnF求出滑轮组的机械效率；
(2)先根据二力平衡条件求出作用在A的力；
(3)根据杠杆平衡条件求出作用在B端的作用力；
(4)再根据压强公式分别表示M对地面的压强，最后联立关系式可求出M的重力，进一步求出质量；
(5)要使配重M不离开地面，作用在B端的最大力为配重M的重力1500N，根据杠杆平衡的条件求出此时作用在A端的最大作用力，再根据二力平衡条件求出人对绳子的最大拉力。
本题考查了学生对机械效率、杠杆平衡条件、压强公式以及二力平衡条件的掌握和运用，能根据杠杆平衡条件、压强公式得出关于配重M的重力是本题的关键。
8.【答案】解：
(1)由题知，物体上升速度为0.2m/s，物体在10s内上升的高度：
h=vt=0.2m/s×10s=2m；
(2)工人使用的是动滑轮，承担重物绳子的段数n=2，
由η=W有W总=GhFs=GnF可得，工人对绳端的拉力：
F=Gnη=800N2×80%=500N；
(3)不计绳重和摩擦，由nF=G+G动可得，动滑轮的重力，
G动=nF−G=2×500N−800N=200N，
当提升物重为G′=1000N时，工人对绳端的拉力：
F′=1n(G′+G动)=12×(1000N+200N)=600N。
答：(1)物体在10s内上升的高度为2m；
(2)工人对绳端的拉力为500N；
(3)当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力为600N。
【解析】(1)由v=st计算物体在10s内上升的高度；
(2)工人使用的是动滑轮，承担重物绳子的段数n=2，由η=W有W总=GhFs=GnF计算工人对绳端的拉力；
(3)不计绳重和摩擦，根据nF=G+G动计算出动滑轮的重力，再计算当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。
本题考查了速度公式、机械效率公式以及滑轮组拉力公式的灵活应用，难度适中。
9.【答案】解：(1)滑轮组对物体A做的有用功：
W有=Gh=540N×4m=2160J；
(2)由图知，承担重物绳子的段数n=2，由s=nh和W总=Fs可得，拉力做总功：
W总=Fs=Fnh=300N×2×4m=2400J；
(3)滑轮组的机械效率：
η=W有W总=2160J2400J=90%；
(4)拉力做功的功率：
P=W总t=2400J20s=120W；
(5)若不计绳重和摩擦，根据F=1n(G+G动)可得，动滑轮重力：
G动=nF−G=2×300N−540N=60N，
若提起740N物体时，滑轮组的机械效率：
η′=W有′W总′=G′hG′h+G动h=G′G′+G动=740N740N+60N=92.5%。
答：(1)滑轮组对物体A做的有用功为2160J；
(2)工人拉力做的总功为2400J；
(3)滑轮组的机械效率为90%；
(4)拉力做功的功率为120W；
(5)若要提起740N的物体，机械效率为92.5%。
【解析】(1)根据W有=Gh计算滑轮组对物体A做的有用功；
(2)根据s=nh和W总=Fs计算总功；
(3)根据η=W有W总计算滑轮组的机械效率；
(4)根据P=Wt拉力做功的功率；
(5)若不计绳重和摩擦，根据F=1n(G+G动)计算动滑轮重力，根据η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动计算提起740N物体时的机械效率。
本题考查滑轮组拉力、有用功、总功、功率和机械效率计算公式的应用，知道同一滑轮组提起不同物体时的机械效率是不同的。
10.【答案】解：(1)由P=Wt可得甲工人做的功：
W甲=P甲t=30W×10s=300J；
(2)由W=Fs可得甲工人的推力：
F甲=W甲s1=300J2m=150N，
因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，
则货物受到的摩擦力：f=F甲=150N；
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则摩擦力大小不变，
由图知，n=3，拉力端移动的距离s乙=3s2，
则滑轮组的机械效率：
η=W有用W总=fs2F乙s乙=fs2F乙×3s2=f3F乙=150N3×62.5N×100%=80%。
答：(1)甲工人做的功为300J；
(2)该滑轮组的机械效率为80%。
【解析】(1)知道甲工人做功的功率和所用的时间，利用W=Pt求甲工人做的功；
(2)利用W=Fs求甲工人的推力，由于货物在水平路面上被匀速推动，货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，大小相等，可求货物受到的摩擦力；
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m，分析摩擦力大小是否改变；由图知，n=3，拉力端移动距离s乙=3s2，滑轮组的机械效率η=W有用W总=fs2F乙s乙=fs2F乙×3s2=f3F乙。
本题考查了功率公式、功的公式和机械效率公式的应用，注意：水平使用滑轮组时，克服物体受到地面摩擦力做的功为有用功。
11.【答案】解：(1)由v=st可知，货物A在20s内移动的距离：s物=v物t=0.1m/s×20s=2m；
(2)由图可知n=2，绳子自由端移动的速度：v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s，
力做功的功率：P=Wt=Fst=Fv=1000N×0.2m/s=200W；
(3)由η=W有W总=fs物Fs=fs物Fns物=fnF可知，水平地面对货物A的摩擦力：f=ηnF=75%×2×1000N=1500N。
答：(1)货物A在20s内移动的距离为2m；
(2)这个过程中拉力F的功率为200W；
(3)水平地面对货物A的摩擦力为1500N。
【解析】(1)利用v=st求出货物A在20s内移动的距离；
(2)由图可知n=2，绳子自由端移动的速度v=nv物，利用P=Wt=Fst=Fv求拉力做功的功率；
(3)利用η=W有W总=fs物Fs=fs物Fns物=fnF求水平地面对货物A的摩擦力。
本题考查速度公式、使用滑轮组时功率和机械效率的计算，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
12.【答案】解：
(1)因为v=st，所以汽车移动的距离为s车=v车t=0.2m/s×10s=2m；
绳子拉动的距离为s绳=2s车=2×2m=4m，
拉力做的功为W=F⋅s绳=3750N×4m=15000J；
(2)拉力的功率为P=Wt=15000J10s=1500W；
(3)根据η=W有W总=F牵nF知，
汽车受到的阻力为f=F牵=nηF=2×80%×3750N=6000N。
答：(1)拉力F做的功为15000J；
(2)拉力F的功率为1500W；
(3)汽车所受的阻力为6000N。
【解析】(1)已知汽车移动的速度和时间，利用公式s=vt得到移动的距离；由图知，作用在动滑轮上的绳子有2段。已知汽车移动的距离，可以得到绳子拉动的距离；已知拉力和绳子移动的距离，利用公式W=Fs得到拉力做的功；
(2)已知拉力做的功和所用时间，利用公式P=Wt得到拉力的功率；
(3)根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力。
此题涉及到了速度的计算，功的计算，动滑轮的特点和机械效率，功率的计算等多个知识点，有一定的拔高难度，是一道综合性较强的题目。
13.【答案】解：(1)由图可知n=2，绳子自由端移动的距离：
s=nh=2×2m=4m，
拉力做的总功：
W拉=Fs=400N×4m=1600J；
(2)滑轮组的机械效率：
η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=700N2×400N=87.5%；
(3)因为不计绳重和摩擦时1n(G+G动)，所以动滑轮的重力：
G动=nF−G=2×400N−700N=100N，
使用滑轮组时人向下的最大拉力大小等于人自身的重力，即F最大=G人=500N，
因为不计绳重和摩擦时1n(G+G动)，所以用此滑轮组能提升的最大物重：
G物最大=nF最大−G动=2×500N−100N=900N。
答：(1)该过程中拉力做的功W拉为1600J；
(2)此过程滑轮组的机械效率η是87.5%；
(3)该工人利用此滑轮组能提起物体的最大重力G物最大为900N。
【解析】(1)由图可知n=2，绳子自由端移动的距离s=nh，利用W拉=Fs求拉力做的总功；
(2)利用η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF求滑轮组的机械效率；
(3)利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)求动滑轮的重力，使用滑轮组时人向下的最大拉力大小等于人自身的重力，利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)求用此滑轮组能提升的最大物重。
本题考查了使用滑轮组时绳子拉力、功和机械效率的计算，利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)是解题的关键。
14.【答案】解：(1)由图可知，n=3，
则绳子自由端移动的距离s=nh=3×10m=30m，
拉力做的功W总=Fs=250N×30m=7500J，
则拉力的功率P=W总t=7500J10s=750W；
(2)提升420N材料时，克服材料重力所做的有用功W有=Gh=420N×10m=4200J，
此滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=4200J7500J×100%=56%；
(3)不计绳重和摩擦，由F=1n(G+G动)可得，动滑轮的重力G动=nF−G=3×250N−420N=330N，
若绳子能承受的最大拉力为400N时，则提升物体的最大重力G大=nF大−G动=3×400N−330N=870N，
此滑轮组的最大机械效率η大=W有′W总′×100%=G大h′F大s′×100%=G大h′F大nh′×100%=G大nF大×100%=870N3×400N×100%=72.5%。
答：(1)拉力的功率是750W；
(2)提升420N材料时，此滑轮组的机械效率是56%；
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到72.5%。
【解析】(1)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W=Fs求出拉力做的功，再利用P=Wt求出拉力的功率；
(2)提升420N材料时，根据W=Gh求出克服材料重力所做的有用功，利用η=W有W总×100%求出此滑轮组的机械效率；
(3)不计绳重和摩擦，根据F=1n(G+G动)求出动滑轮的重力，若绳子能承受的最大拉力为400N时，再根据F=1n(G+G动)求出提升物体的最大重力，此时滑轮组的机械效率最大，根据η=W有W总×100%=GhFs×100%=GhFnh×100%=GnF×100%求出滑轮组的最大机械效率。
本题考查了做功公式和功率公式以及滑轮组机械效率公式的应用，要注意滑轮组提升的物体重力越大时其机械效率越大。
15.【答案】解：(1)不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总×100%=W有用W有用+W额×100%=G物hG物h+G动h×100%=G物G物+G动×100%，则动滑轮重G动=G物η−G物，
由图乙可知动滑轮的重力G动=G物η−G物=120N80%−120N=30N；
(2)由图知，n=3，故自由端拉力为
F=13(G+G动)=13(120N+30N)=50N
自由端移动的距离为：s=3h=3×2m=6m；
拉力做的功为：W总=Fs=50N×6m=300J；
拉力的功率为：P=Wt=300J10s=30W；
(3)人对地面的最大压力为：F压=pS=12500Pa×0.04m2=500N
地面对人的支持力等于人对地面的压力，即：F支=F压=500N；
人的重力为：G=m人g=40kg×10N/kg=400N，
故绳子的最大拉力为：Fm=F支−G=500N−400N=100N；
最大物重为Gm=3Fm−G动=3×100N−30N=270N；
此时机械效率最大，为：ηm=GmGm+G动=270N270N+30N=90%。
答：(1)动滑轮的重力G动为30N；
(2)当G物=120N时，若此时人在10s内将物体提升了2m，则此时拉力的功率为30W；
(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%。
【解析】(1)不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总×100%=W有用W有用+W额×100%=G物hG物h+G动h×100%=G物G物+G动×100%，则动滑轮重G动=G物η−G物；
(2)图乙中连接动滑轮的绳子股数n=3，不计绳重和摩擦，根据F′=1n×(G物′+G动)计算此时的拉力，根据W=Fs求出功的大小，根据P=Wt求出功率的大小；
(3)当人站的位置承受的压强最大时，人对地面的压力最大，根据F压=pS计算，地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力，大小相等，根据G=mg计算人的重力，人对绳的最大拉力F″=F支−G人，物体的最大重力G″=nF″−G动，滑轮组的最大机械效率根据计算。
本题考查了滑轮组的相关计算，能够得出η=G物G物+G动×100%，是解答本题的关键。
16.【答案】解：(1)由图乙知，10s～25s物体在水中上升，25s～50s物体在空中上升，
物体被打捞出水后，汽车功率为P=3.2×104W，
由P=Fv可得，此时汽车的牵引力为：
F牵=Pv=3.2×104W2m/s=1.6×104N，
汽车对绳端接力：
F拉=F牵−f=1.6×104N−1000N=1.5×104N，
不计水的阻力、绳重和滑轮轴处摩擦，由F=1n(G+G动)可得，物体的重力：
G=2F拉−G动=2×1.5×104N−1000N=2.9××104N；
(2)由图甲知，通过动滑轮绳子的段数n=2，
由v=st和s=nh可得，将物体提出水面到刚好到井口的过程中上升高度：
h=1ns=1nvt=12×2m/s×(50s−25s)=25m，
所以，滑轮组提升物体从提出水面到井口的的有用功为：
W有=Gh=2.9×104N×25m=7.25×105J；
(3)在前10s内，如图乙可知，汽车的功率P′=2.2×104W，
汽车的牵引力为：
F牵′=P′v=2.2×104W2m/s=1.1×104N，
滑轮组绳端的拉力：
F拉′=F牵′−f=1.1×104N−1000N=1×104N，
此时动滑轮挂钩提升物体的拉力：
F物=2F拉′−G动=2×1×104N−1000N=1.9×104N，
滑轮组的机械效率：
η=W有W总=F物hF拉s=F物nF拉=1.9×104N2×1×104N=95%。
答：(1)物体的重力为2.9××104N；
(2)从提出水面到刚好到井口的过程中，利用滑轮组提升物体所做的有用功为7.25×105J；
(3)在前10s提升物体的过程中，滑轮组的机械效率为95%
【解析】(1)由图乙知，0～10s物体浸没在水中上升，10s～25s物体逐渐露出水面，25s～50s物体在空中刚好把物体完全打捞出井口；汽车以2m/s的速度沿水平路面向右匀速直线运动，由P=Wt=Fst=Fv计算物体打捞出水后汽车的牵引力，由平衡力知识计算出汽车对绳端拉力，不计水的阻力、绳重和滑轮轴处摩擦，根据F=1n(G+G动)计算物体的重力；
(2)由图甲知，通过动滑轮绳子的段数n=2，由v=st和s=nh计算将物体提出水面到刚好到井口的过程中上升高度，根据W有=Gh计算有用功；
(3)由图乙知，前10s物体浸没在水中上升汽车的功率，根据P=Fv计算汽车牵引力，由平衡力知识计算绳端拉力，根据F拉=1n(F物+G动)计算物体受到的拉力，再根据η=W有W总=F物hF拉s=F物nF拉计算滑轮组的机械效率。
本题考查了滑轮组特点、平衡力、绳端拉力、功率以及滑轮组机械效率公式的应用，考查知识点多，综合性比较强，关键是要能看懂图象，从中找出对解题有用的信息。
17.【答案】解：(1)由图可知，O为杠杆AB的支点，
由杠杆平衡条件可得：
FA×OA=FB×OB，
解得：
FB=OAOB×FA=12×1000N=500N，
因为杠杆始终保持水平，所以B点的压力大小等于沙袋的重力，
则沙袋的总重力：
G总=FB=500N，
因此所需沙袋的个数：
n=G总G沙=500N300N≈2；
(2)②因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动=376N376N+24N×100%=94%；
①由图可知n=2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：
F=1n(G+G动)=12×(376N+24N)=200N，
人对地面的压力F压=F支=G人−F=m人g−F=65kg×10N/kg−200N=450N；
③滑轮组对绳AC的拉力：
FA=3F+G定=3×200N+24N=624N。
答：(1)为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋；
(2)①人对地面的压力为450N；
②滑轮组的机械效率为94%；
③滑轮组对绳AC的拉力为624N。
【解析】(1)根据杠杆平衡条件求出B点所需的压力，进而求出沙袋的个数；
(2)②利用不计绳重和摩擦时η=W有W总=W有W有+W额外=GhGh+G动h=GG+G动求滑轮组的机械效率；
①绳子自由端的拉力F=1n(G+G动)，由F压=F支=G人−F可得人对地面的压力；
③由图可知n=2，利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)求绳子自由端的拉力，滑轮组对绳AC的拉力等于定滑轮的重力加上3股绳子的拉力。
本题考查杠杆平衡条件、绳子的拉力、机械效率的计算和力的平衡条件的应用，利用好不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动)是解题的关键。
有用功
我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有用表示。
额外功
使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功，用W额表示。
总功
有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示，用公式表达为W总=W有＋W额