專題05機(jī)械效率問題一、必備知識1、有用功使用機(jī)械做功時，對人們有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人們不用機(jī)械而直接用手時必須做的功，也等于在理想情況下(即不考慮摩擦和機(jī)械本身的重力)人們所做的功，或者是機(jī)械對物體做的功。在提升物體時，W有用＝GH。在水平拉動物體時，W有用＝fL。2、額外功使用機(jī)械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功，用W額表示。額外功的來源主要有：a.提升物體時，克服機(jī)械自重、容器自重、繩重等所做的功；b.克服機(jī)械的摩擦所做的功。3、總功人們在使用機(jī)械做功的過程中實際所做的功叫總功，用W總表示。它等于有用功和額外功的總和，即W總＝W有用＋W額，或人對機(jī)械的動力為F，則W總＝FS。4、機(jī)械效率①定義：有用功與總功的比值叫做機(jī)械效率。②公式：η＝w有/w總由于總是存在額外功，使得W有用＜W額，所以η總是＜1；影響機(jī)械效率的主要因素有摩擦和機(jī)械自重等。二、方法——常見機(jī)械的機(jī)械效率簡單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用η=W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動h（不計繩重和摩擦）W額=W總－W有用W額=G動h（不計繩重和摩擦）η=η=W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl（f為摩擦力）W額=W總－W有用W額=fl（f為摩擦力）η=η=（2024?揚州）如圖所示，工人用動滑輪勻速提升重為400N的窗玻璃，所用的豎直拉力為250N，窗玻璃上升的高度為10m，用時50s。求：（1）所做的有用功W有；（2）工人所用拉力的功率P；（3）動滑輪的機(jī)械效率η。（2024?德陽）小聰看到建筑工地上工作的塔吊如圖甲所示，她查閱相關(guān)資料后，畫出了與塔吊連接方式相同的滑輪組如圖乙所示。在不計繩重和摩擦的情況下，塔吊將底面積為2m2、重為8×103N的長方體建筑材料沿豎直方向勻速提高20m，繩子自由端的拉力為5×103N。求：（1）長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓強(qiáng)；（2）該過程克服長方體建筑材料重力所做的功；（3）塔吊機(jī)械部分（如圖乙）的機(jī)械效率。（2024?達(dá)州）如圖所示，一重為200N底面積為0.4m2的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不計），玻璃缸中裝有重1000N的水。上方有一輕質(zhì)桿OA，在繩子AC的拉力作用下可繞豎直墻上O點轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在OA的中點B處懸掛一滑輪組。已知每個滑輪重20N，滑輪組上懸掛著重300N的物體甲，將浸沒的重物甲緩慢拉離水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物體帶出的水，ρ水（1）當(dāng)重物甲拉離水面后，玻璃缸對地面的壓強(qiáng)；（2）重物甲浸沒在水中時所受的浮力；（3）滑輪組的繩子不會斷裂，當(dāng)∠CAO＝30°時，桿OA剛好水平，若繩子AC能承受的最大拉力FA＝620N時，利用此裝置將重物拉離水面后緩慢上升過程中的最大機(jī)械效率是多少。（不計桿OA和繩子的重力及繩與滑輪間的摩擦）（2024?工業(yè)園區(qū)校級模擬）近日，中國最新航空母艦“福建艦”海試取得圓滿成功。該艦?zāi)芸焖俳ǔ傻靡嬗诓捎昧四K化建造的方法。如圖是龍門吊起重機(jī)在一次作業(yè)中起重某構(gòu)建的示意圖，起重機(jī)通過上方的電動機(jī)牽引繩子自由端來控制構(gòu)建的升降。在此作業(yè)中，電動機(jī)牽引繩子自由端的拉力為12000N，動滑輪及其附屬裝置的總重力為8000N，構(gòu)建的質(zhì)量為8t，構(gòu)建在1min內(nèi)上升15m，求此次作業(yè)中：（g取10N/kg）（1）電動機(jī)牽引繩子自由端的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率。（用百分?jǐn)?shù)表示，保留一位小數(shù)）（2024?連州市模擬）現(xiàn)用如圖所示的裝置將地面上一個質(zhì)量為260kg與地面接觸面積為1.3m2的重物G勻速吊到3m的高處，動滑輪的總重力為100N。求：（1）重物被吊起前對地面的壓強(qiáng)。（2）提升重物過程中拉力做的有用功為多少？（3）若繞在滑輪上的鋼索能承受的最大拉力為103N，提升過程中鋼索的重和摩擦對應(yīng)的額外功始終占總功的10%，該滑輪組的最大機(jī)械效率為多少？（2024?姜堰區(qū)模擬）研學(xué)實踐活動時，小明在農(nóng)家樂看到一種農(nóng)具（如圖甲），他查閱資料后知道，這種農(nóng)具叫“舂”，農(nóng)民搗谷用的，其工作原理圖如圖乙，AOB為碓桿，O為支點，A處連接著碓頭，腳踏碓桿的B處可使碓頭升高，抬起腳，碓頭會落下去擊打稻谷，若碓頭的重力為40N，每踩一次碓頭上升的高度為60cm，AO長1.6m，OB長0.4m。（1）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用多大的力才可以將碓頭抬起？（2）每踩一次對碓頭做的功是多少？（3）若1min將B踩下30次，舂的機(jī)械效率為60%，則人做功的功率是多大？（2024?自貢模擬）如圖甲是自貢市桑海井豎于在井口的天車，是自貢鹽場奇觀之一，是鹽井鑿?fù)诤图橙←}鹵的地面設(shè)施，其頂端懸掛天輥和地面固定地輥（滑輪），可用于提取井下的鹵水，桑海井是世界上第一口超千米的大井，井深約1100m。其提取鹵水過程可簡化為如圖乙所示裝置，已知吸鹵桶一次取鹵90L，吸鹵桶在10s內(nèi)勻速上升5m。吸鹵桶出水后，牛作用在繩端的拉力大小為1200N，此時（已知鹵水密度為1.2×103kg/m3）求：（1）吸鹵桶取鹵一次的有用功；（2）拉力做功的功率；（3）該裝置的機(jī)械效率。（2024?白云區(qū)校級三模）課外活動小組設(shè)計一個打撈沉船的模擬裝置，用物體代替沉船。如圖所示，使物體從M位置勻速直線上升到N位置，MN的高度h＝10m，物體受到的重力G＝3100N，體積是V＝0.1m3，作用在繩子a的拉力為F1，作用在繩子b的拉力F2＝1400N，（整個過程不考慮風(fēng)浪、水流等因素的影響），（g＝10N/kg，ρ水＝1×103kg/m3），求：（1）F1的大?。唬?）使物體從M位置勻速直線上升到N位置過程中滑輪組所做的有用功；（3）使物體從M位置勻速直線上升到N位置滑輪組的機(jī)械效率。（2024?順德區(qū)校級二模）小明用如圖甲所示的滑輪組提升物體，物體的重力為500N，所用動滑輪的重力為40N，不計繩重和摩擦，繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關(guān)系如圖乙中a所示，物體上升的高度隨時間變化的關(guān)系如圖乙中b所示。（1）求0﹣30s內(nèi)物體上升的速度；（2）求0﹣20s內(nèi)拉力做功的功率；（3）求滑輪組提升物體的機(jī)械效率。（2024?南關(guān)區(qū)校級四模）“國之重器”中的起重船在我國很多偉大的工程中發(fā)揮著重要作用。如圖甲所示，起重船的工作就是將重物起吊移至指定位置。（取g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）起重船吊裝重物后與未吊裝重物前相比，船底部所受液體壓力大小變化情況是：，起重船帶著重物一起漂浮在水面上時，起重船受到的浮力大小起重船的重力；（2）起重機(jī)吊裝的重物質(zhì)量m＝1000t，將該重物勻速提升了30m，它的電動機(jī)所做的7.5×108J，則起重機(jī)的機(jī)械效率是；（3）為了防止起重船吊裝重物時發(fā)生傾斜，在起重船的船體兩側(cè)建造了由許多小艙室組成的水艙。起重船吊起重物后，就通過抽水機(jī)將一側(cè)水艙里的水抽向另一側(cè)水艙來保持起重船平衡，示意圖如圖乙所示。小海設(shè)計了一種用力傳感器感知抽水量的長方體水艙模型，其底面積為2m2，示意圖如圖丙所示，其中A是固定的力傳感器，能夠顯示B對它的壓力或拉力的大??；B是質(zhì)量和體積均可忽略的細(xì)直桿，B的上端固定在A上，下端固定在物體C上；物體C是質(zhì)量為20kg、高度為2m的圓柱體。水艙中裝有4.2m3的水，抽水機(jī)將水抽出的過程中，力傳感器示數(shù)F的大小隨抽出水的體積V變化的圖象如圖丁所示。當(dāng)C浸沒時受到的浮力是N，當(dāng)力傳感器示數(shù)為0時，剩余的水對艙底的壓強(qiáng)是Pa。（2024?新城區(qū)校級模擬）如圖所示是液壓汽車起重機(jī)提升重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機(jī)，D是油缸，E是柱塞。通過卷揚機(jī)轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動A上升，被提升的物體重1.2×104N，物體勻速升高6m用時20s，滑輪組的機(jī)械效率為80%，g取10N/kg，求：（1）卷揚機(jī)上繩子的移動速度；（2）滑輪組上繩子自由端的拉力；（3）拉力的功率。（2024?雁塔區(qū)校級模擬）如圖甲所示，小榮同學(xué)站在高臺上豎直向上勻速拉動繩子，現(xiàn)改變G物，計算并繪出機(jī)械效率η與G物的關(guān)系圖象如圖乙所示，不計繩重和摩擦，求：（1）動滑輪的重力G動；（2）當(dāng)G物＝120N時，若此時人在10s內(nèi)將物體提升了2m，則此時拉力的功率。（2024?劍閣縣模擬）一輛小汽車出現(xiàn)了故障停在路中間，司機(jī)取來一套滑輪組將汽車?yán)驂叄鐖D所示。若小汽車重為1.2×104N，運動時所受阻力為車重的320（1）司機(jī)做功的功率；（2）司機(jī)拉動該滑輪組所做的有用功及克服汽車重力所做的功；（3）該滑輪組的機(jī)械效率η。（2024?肥東縣校級三模）用如圖所示的杠桿從水平位置開始提升重物，用F＝30N的動力始終豎直向上，將重為G＝60N的物體緩慢提升0.1m，已知OA：OB＝1：3，OA：OC＝1：4，支點處的摩擦不計，求：（1）杠桿自重G桿。（2）杠桿提升重物的機(jī)械效率η。（3）若將動力作用點從B點移到C點，其它條件不變，請說明杠桿的機(jī)械效率怎么變化？專題05機(jī)械效率問題一、必備知識1、有用功使用機(jī)械做功時，對人們有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人們不用機(jī)械而直接用手時必須做的功，也等于在理想情況下(即不考慮摩擦和機(jī)械本身的重力)人們所做的功，或者是機(jī)械對物體做的功。在提升物體時，W有用＝GH。在水平拉動物體時，W有用＝fL。2、額外功使用機(jī)械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功，用W額表示。額外功的來源主要有：a.提升物體時，克服機(jī)械自重、容器自重、繩重等所做的功；b.克服機(jī)械的摩擦所做的功。3、總功人們在使用機(jī)械做功的過程中實際所做的功叫總功，用W總表示。它等于有用功和額外功的總和，即W總＝W有用＋W額，或人對機(jī)械的動力為F，則W總＝FS。4、機(jī)械效率①定義：有用功與總功的比值叫做機(jī)械效率。②公式：η＝w有/w總由于總是存在額外功，使得W有用＜W額，所以η總是＜1；影響機(jī)械效率的主要因素有摩擦和機(jī)械自重等。二、方法——常見機(jī)械的機(jī)械效率簡單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用η=W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動h（不計繩重和摩擦）W額=W總－W有用W額=G動h（不計繩重和摩擦）η=η=W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl（f為摩擦力）W額=W總－W有用W額=fl（f為摩擦力）η=η=（2024?揚州）如圖所示，工人用動滑輪勻速提升重為400N的窗玻璃，所用的豎直拉力為250N，窗玻璃上升的高度為10m，用時50s。求：（1）所做的有用功W有；（2）工人所用拉力的功率P；（3）動滑輪的機(jī)械效率η?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知，克服窗玻璃的重力做的功即為有用功：W有＝G物h＝400N×10m＝4000J；（2）由圖可知，該動滑輪有2段繩子，所以拉力方向繩子自由端移動的距離為：s＝10m×2＝20m所以工人所用拉力做的功為：W總＝Fs＝250N×20m＝5000J，拉力的功率為：P=W（3）由機(jī)械效率公式可得動滑輪的機(jī)械效率為：η=W有W答：（1）所做的有用功W有為4000J；（2）工人所用拉力的功率P為100W；（3）動滑輪的機(jī)械效率η為80%。（2024?德陽）小聰看到建筑工地上工作的塔吊如圖甲所示，她查閱相關(guān)資料后，畫出了與塔吊連接方式相同的滑輪組如圖乙所示。在不計繩重和摩擦的情況下，塔吊將底面積為2m2、重為8×103N的長方體建筑材料沿豎直方向勻速提高20m，繩子自由端的拉力為5×103N。求：（1）長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓強(qiáng)；（2）該過程克服長方體建筑材料重力所做的功；（3）塔吊機(jī)械部分（如圖乙）的機(jī)械效率?！窘獯稹拷猓海?）長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓力等于長方體建筑材料重力，即F壓＝G＝8×103N，則長方體建筑材料對地面的壓強(qiáng)為：p=F壓S（2）該過程克服長方體建筑材料重力所做的功為：W有＝Gh＝8×103N×20m＝1.6×105J；（3）由圖可知，n＝2，該滑輪組的機(jī)械效率為：η=W答：（1）長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓強(qiáng)為4×103Pa；（2）該過程克服長方體建筑材料重力所做的功為1.6×105J；（3）塔吊機(jī)械部分（如圖乙）的機(jī)械效率為80%。（2024?達(dá)州）如圖所示，一重為200N底面積為0.4m2的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不計），玻璃缸中裝有重1000N的水。上方有一輕質(zhì)桿OA，在繩子AC的拉力作用下可繞豎直墻上O點轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在OA的中點B處懸掛一滑輪組。已知每個滑輪重20N，滑輪組上懸掛著重300N的物體甲，將浸沒的重物甲緩慢拉離水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物體帶出的水，ρ水（1）當(dāng)重物甲拉離水面后，玻璃缸對地面的壓強(qiáng)；（2）重物甲浸沒在水中時所受的浮力；（3）滑輪組的繩子不會斷裂，當(dāng)∠CAO＝30°時，桿OA剛好水平，若繩子AC能承受的最大拉力FA＝620N時，利用此裝置將重物拉離水面后緩慢上升過程中的最大機(jī)械效率是多少。（不計桿OA和繩子的重力及繩與滑輪間的摩擦）【解答】解：（1）玻璃缸對地面的壓力：F壓＝G缸+G水＝200N+1000N＝1200N，則當(dāng)重物甲拉離水面后，玻璃缸對地面的壓強(qiáng)為：p=F（2）將浸沒的重物甲緩慢拉離水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，則重物甲排開水的體積為V排＝SΔh＝0.4m2×0.05m＝0.02m3，重物甲浸沒在水中時所受的浮力為：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N；（3）先作出繩AC拉力的力臂OD，如圖，直角三角形ADO中，∠A＝30°，OD=12OA，B是OA的中點，OB根據(jù)杠桿平衡條件可得FA×OD＝FB×OB，F(xiàn)B＝FA，繩子AC能承受的最大拉力FA＝620N，B點最大拉力FB＝620N，則滑輪組繩子的最大拉力F繩=1不計繩子的重力及繩與滑輪間的摩擦，F(xiàn)繩=12(G物+G滑輪組的最大機(jī)械效率：η═G物答：（1）當(dāng)重物甲拉離水面后，玻璃缸對地面的壓強(qiáng)3000Pa；（2）重物甲浸沒在水中時所受的浮力200N；（3）滑輪組的繩子不會斷裂，當(dāng)∠CAO＝30°時，桿OA剛好水平，若繩子AC能承受的最大拉力FA＝620N時，利用此裝置將重物拉離水面后緩慢上升過程中的最大機(jī)械效率是95%。（2024?工業(yè)園區(qū)校級模擬）近日，中國最新航空母艦“福建艦”海試取得圓滿成功。該艦?zāi)芸焖俳ǔ傻靡嬗诓捎昧四K化建造的方法。如圖是龍門吊起重機(jī)在一次作業(yè)中起重某構(gòu)建的示意圖，起重機(jī)通過上方的電動機(jī)牽引繩子自由端來控制構(gòu)建的升降。在此作業(yè)中，電動機(jī)牽引繩子自由端的拉力為12000N，動滑輪及其附屬裝置的總重力為8000N，構(gòu)建的質(zhì)量為8t，構(gòu)建在1min內(nèi)上升15m，求此次作業(yè)中：（g取10N/kg）（1）電動機(jī)牽引繩子自由端的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率。（用百分?jǐn)?shù)表示，保留一位小數(shù)）【解答】解：（1）由圖可知n＝8，拉力做的總功為：W總＝Fs＝Fnh＝12000N×8×15m＝1.44×106J，電動機(jī)牽引繩子自由端的功率為：P=W總t（2）滑輪組做的有用功為：W有＝Gh＝mgh＝8×103kg×10N/kg×15m＝1.2×106J，滑輪組的機(jī)械效率為：η=W答：（1）電動機(jī)牽引繩子自由端的功率為2.4×104W；（2）滑輪組的機(jī)械效率為83.3%。（2024?連州市模擬）現(xiàn)用如圖所示的裝置將地面上一個質(zhì)量為260kg與地面接觸面積為1.3m2的重物G勻速吊到3m的高處，動滑輪的總重力為100N。求：（1）重物被吊起前對地面的壓強(qiáng)。（2）提升重物過程中拉力做的有用功為多少？（3）若繞在滑輪上的鋼索能承受的最大拉力為103N，提升過程中鋼索的重和摩擦對應(yīng)的額外功始終占總功的10%，該滑輪組的最大機(jī)械效率為多少？【解答】解：（1）重物被吊起前對地面的壓力：F壓＝G＝mg＝260kg×10N/kg＝2.6×103N，此時對地面的壓強(qiáng)：p=F壓S（2）提升重物過程中拉力做的有用功：W有＝Gh＝2.6×103N×3m＝7.8×103J；（3）由圖可知n＝4，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝4×3m＝12m，當(dāng)鋼索承受最大拉力時，拉力做的總功：W總＝Fs＝1×103N×12m＝1.2×104J，克服動滑輪重力做的額外功：W動＝G動h＝100N×3m＝300J，由題知，提升過程中鋼索的重和摩擦對應(yīng)的額外功始終占總功的10%，因此總的額外功：W額＝W動+Wf＝W動+10%W總＝300J+10%×1.2×104J＝1.5×103J，則有用功：W有＝W總﹣W額＝1.2×104J﹣1.5×103J＝1.05×104J，滑輪組的最大機(jī)械效率：η=W有W答：（1）重物被吊起前對地面的壓強(qiáng)為2×103Pa；（2）提升重物過程中拉力做的有用功為7.8×103J；（3）該滑輪組的最大機(jī)械效率為87.5%。（2024?姜堰區(qū)模擬）研學(xué)實踐活動時，小明在農(nóng)家樂看到一種農(nóng)具（如圖甲），他查閱資料后知道，這種農(nóng)具叫“舂”，農(nóng)民搗谷用的，其工作原理圖如圖乙，AOB為碓桿，O為支點，A處連接著碓頭，腳踏碓桿的B處可使碓頭升高，抬起腳，碓頭會落下去擊打稻谷，若碓頭的重力為40N，每踩一次碓頭上升的高度為60cm，AO長1.6m，OB長0.4m。（1）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用多大的力才可以將碓頭抬起？（2）每踩一次對碓頭做的功是多少？（3）若1min將B踩下30次，舂的機(jī)械效率為60%，則人做功的功率是多大？【解答】解：（1）不計碓桿的重力和摩擦，當(dāng)腳用力方向垂直于OB向下時，動力臂最長，根據(jù)杠桿的平衡條件知，動力最??；由杠桿平衡條件可得：F1×OB＝G×LG；F1（2）每踩一次對碓頭做的功W＝Gh＝40N×0.6m＝24J；（3）舂的機(jī)械效率為60%，每踩一次人做的總功W人若1min將B踩下30次，則人做功的功率P=W答：（1）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用160N的力才可以將碓頭抬起；（2）每踩一次對碓頭做的功是24J；（3）人做功的功率是20W。（2024?自貢模擬）如圖甲是自貢市桑海井豎于在井口的天車，是自貢鹽場奇觀之一，是鹽井鑿?fù)诤图橙←}鹵的地面設(shè)施，其頂端懸掛天輥和地面固定地輥（滑輪），可用于提取井下的鹵水，桑海井是世界上第一口超千米的大井，井深約1100m。其提取鹵水過程可簡化為如圖乙所示裝置，已知吸鹵桶一次取鹵90L，吸鹵桶在10s內(nèi)勻速上升5m。吸鹵桶出水后，牛作用在繩端的拉力大小為1200N，此時（已知鹵水密度為1.2×103kg/m3）求：（1）吸鹵桶取鹵一次的有用功；（2）拉力做功的功率；（3）該裝置的機(jī)械效率?！窘獯稹拷猓海?）鹵水的體積：V鹵＝90L＝9×10﹣2m3，鹵水的重力：G鹵＝m鹵g＝ρ鹵V鹵g＝1.2×103kg/m3×9×10﹣2m3×10N/kg＝1080N，吸鹵桶取鹵一次的有用功：W有1＝G鹵h1＝1080N×1100m＝1.188×106J。（2）由圖可知，裝置中的滑輪均為定滑輪，因此拉力移動的距離s＝h，吸鹵桶在10s內(nèi)勻速上升5m，拉力做的總功：W總＝Fs＝1200N×5m＝6000J，拉力做功的功率：P=W（3）吸鹵桶在10s內(nèi)勻速上升5m，拉力做的有用功：W有＝G鹵h＝1080N×5m＝5400J，此裝置機(jī)械效率為：η=W有W答：（1）吸鹵桶取鹵一次的有用功為1.188×106J。（2）拉力做功的功率為600W。（3）該裝置的機(jī)械效率為90%。（2024?白云區(qū)校級三模）課外活動小組設(shè)計一個打撈沉船的模擬裝置，用物體代替沉船。如圖所示，使物體從M位置勻速直線上升到N位置，MN的高度h＝10m，物體受到的重力G＝3100N，體積是V＝0.1m3，作用在繩子a的拉力為F1，作用在繩子b的拉力F2＝1400N，（整個過程不考慮風(fēng)浪、水流等因素的影響），（g＝10N/kg，ρ水＝1×103kg/m3），求：（1）F1的大??；（2）使物體從M位置勻速直線上升到N位置過程中滑輪組所做的有用功；（3）使物體從M位置勻速直線上升到N位置滑輪組的機(jī)械效率?！窘獯稹拷猓海?）物體浸沒水中，則物體排開水的體積：V排＝V＝0.1m3，受到的浮力F?。溅阉甮V排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1000N，由于物體從M位置勻速直線上升到N位置，則物體受到的浮力與繩子a的拉力為F1之和等于物體的重力，即F1+F?。紾，解得F1＝G﹣F?。?100N﹣1000N＝2100N。（2）使物體從M位置勻速直線上升到N位置過程中滑輪組所做的有用功W有＝F1h＝2100N×10m＝21000J。（3）由圖可知n＝3，繩子b移動的距離為s＝3h＝3×10m＝30m，則作用在繩子b的拉力做的功為W總＝F2h＝1400N×30m＝42000J，所以使物體從M位置勻速直線上升到N位置滑輪組的機(jī)械效率為η=W答：（1）F1的大小為2100N；（2）使物體從M位置勻速直線上升到N位置過程中滑輪組所做的有用功為21000J；（3）使物體從M位置勻速直線上升到N位置滑輪組的機(jī)械效率為50%。（2024?順德區(qū)校級二模）小明用如圖甲所示的滑輪組提升物體，物體的重力為500N，所用動滑輪的重力為40N，不計繩重和摩擦，繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關(guān)系如圖乙中a所示，物體上升的高度隨時間變化的關(guān)系如圖乙中b所示。（1）求0﹣30s內(nèi)物體上升的速度；（2）求0﹣20s內(nèi)拉力做功的功率；（3）求滑輪組提升物體的機(jī)械效率?！窘獯稹拷猓海?）由圖知，當(dāng)繩子自由端移動距離s＝9m時，物體上升的高度h＝3m，則承擔(dān)物重繩子的股數(shù)：n=9m由圖知，0～30s內(nèi)，物體上升的高度h＝3m，物體上升的速度：v=?（2）不計繩重和摩擦，0～20s內(nèi)，繩子的拉力：F=1繩子自由端移動的速度：v繩拉力做功的功率：P=W（3）不計繩重和摩擦，滑輪組提升物體的機(jī)械效率：η=W答：（1）0﹣30s內(nèi)物體上升的速度0.1m/s；（2）0﹣20s內(nèi)拉力做功的功率54W；（3）滑輪組提升物體的機(jī)械效率92.6%。（2024?南關(guān)區(qū)校級四模）“國之重器”中的起重船在我國很多偉大的工程中發(fā)揮著重要作用。如圖甲所示，起重船的工作就是將重物起吊移至指定位置。（取g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）起重船吊裝重物后與未吊裝重物前相比，船底部所受液體壓力大小變化情況是：，起重船帶著重物一起漂浮在水面上時，起重船受到的浮力大小起重船的重力；（2）起重機(jī)吊裝的重物質(zhì)量m＝1000t，將該重物勻速提升了30m，它的電動機(jī)所做的7.5×108J，則起重機(jī)的機(jī)械效率是；（3）為了防止起重船吊裝重物時發(fā)生傾斜，在起重船的船體兩側(cè)建造了由許多小艙室組成的水艙。起重船吊起重物后，就通過抽水機(jī)將一側(cè)水艙里的水抽向另一側(cè)水艙來保持起重船平衡，示意圖如圖乙所示。小海設(shè)計了一種用力傳感器感知抽水量的長方體水艙模型，其底面積為2m2，示意圖如圖丙所示，其中A是固定的力傳感器，能夠顯示B對它的壓力或拉力的大??；B是質(zhì)量和體積均可忽略的細(xì)直桿，B的上端固定在A上，下端固定在物體C上；物體C是質(zhì)量為20kg、高度為2m的圓柱體。水艙中裝有4.2m3的水，抽水機(jī)將水抽出的過程中，力傳感器示數(shù)F的大小隨抽出水的體積V變化的圖象如圖丁所示。當(dāng)C浸沒時受到的浮力是N，當(dāng)力傳感器示數(shù)為0時，剩余的水對艙底的壓強(qiáng)是Pa?！窘獯稹拷猓海?）因起重船漂浮，所以F浮＝G，起重船吊裝重物后與未吊裝重物前相比，船的總重變大，所以船所受浮力變大；由F浮＝ρ水gV排可知，V排變大，即船浸入水的體積變大，船底所處的深度變大，由p＝ρ水gh可知，船底部所受液體壓強(qiáng)變大，由p=F起重船帶著重物一起漂浮在水面上時，起重船受到的浮力大小等于起重船和重物的總重力，即大于起重船的重力。（2）起重機(jī)吊裝的重物重力為：G＝mg＝1000×103kg×10N/kg＝1×107N，起重機(jī)做的有用功為：W有＝Gh＝1×107N×30m＝3×108J，起重機(jī)的機(jī)械效率為：η=W（3）由圖丁可知，當(dāng)抽出的水為4m3后，力傳感器的示數(shù)等于C的重力（即GC＝200N），且保持不變，則抽出4m3水時，C的下表面露出水面，則C的下表面距離艙底的深度為：?0由圖丁可知，當(dāng)水艙中裝有4.2m3水時，水對傳感器的壓力為300N，此時有：F壓＝F浮大﹣GC，所以此時C受到的浮力最大，為：F浮大＝F壓+GC＝300N+200N＝500N，即為C完全浸沒在水中受到的浮力；此時C的體積等于排開水的體積，由阿基米德原理可得：VCC的橫截面積為：SC當(dāng)力傳感器示數(shù)為0時，水對C的浮力等于C的重力，根據(jù)阿基米德原理可得，此時C排開水的體積為：V排C浸沒在水中的深度為：?1此時水艙中水的深度為：Δh＝h0+h1＝0.1m+0.8m＝0.9m，水對艙底的壓強(qiáng)為：Δp=ρ故答案為：（1）變大；大于；（2）40%；（3）500；9×103。（2024?新城區(qū)校級模擬）如圖所示是液壓汽車起重機(jī)提升重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機(jī)，D是油缸，E是柱塞。通過卷揚機(jī)轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動A上升，被提升的物體重1.2×104N，物體勻速升高6m用時20s，滑輪組的機(jī)械效率為80%，g取10N/kg，求：（1）卷揚機(jī)上繩子的移動速度；（2）滑輪組上繩子自由端的拉力；（3）拉力的功率?！窘獯稹拷猓海?）由圖可知n＝3，則繩子移動的距離為s繩＝ns物＝3×6m＝18m，則卷揚機(jī)上繩子的移動速度為v=s（2）由η=W有W（3）拉力的功率為P=W答：（1）卷揚機(jī)上繩子的移動速度為0.9m/s；（2）滑輪組上繩子自由端的拉力為5000N；（3）拉力的功率為4500W。（2024?雁塔區(qū)校級模擬）如圖甲所示，小榮同