3．（2018·东营中考）对物理概念的理解是学好物理的关键。
关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（C）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做功快的机械，机械效率一定高
机械效率的理解与计算
4.（2019·烟台中考）在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，同学们提出了下列猜想
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关。
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关。
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关。
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验验证的猜想是（B）
A．
（1） B．
（2） C．（3） D．（4）
5.（2020·烟台中考）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。
则动滑轮所受重力为__15__N，该装置的机械效率为__80%__。
若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将__增大__（选填“增大”“减小”或“不变”）。
6.（2021·淄博中考）在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材，工人往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3m长的斜面，把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上。
如图，推箱子做的额外功是300J。
（g取10N/kg）
（1）推箱子做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）沿斜面的推力。
解：
（1）推箱子做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝120kg×10N/kg×1m＝1200J
（2）W总＝W有＋W额外＝1200J＋300J＝1500J
斜面的机械效率：
η＝
＝
＝80%
（3）根据W总＝Fs可得：
F＝
＝
＝500N
7．（2021·泰安中考）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80N。
求：
（1）甲工人做的功；
（2）该滑轮组的机械效率。
解：
（1）由P＝
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＝
＝
＝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，大小相等，所以货物受到的摩擦力：
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；
由题图知n＝3，
拉力端移动距离s乙＝3s2，
滑轮组的机械效率：
η＝
＝
＝
＝
＝
＝62.5%
测量机械效率
8．（2019·淄博中考）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。
提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重
G/N
提升的高
度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现：
在所用滑轮组一定时，提升的钩码__越重（重力越大或质量越大）__，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：
滑轮组的机械效率还与__动滑轮重力（动滑轮质量或动滑轮材质）__有关。
③比较__2和3__两次实验发现：
在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验是利用图__乙__的装置完成的，判断依据是__s＝h（绳移动的距离等于物体上升的高度）__。
⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为__80%__。
可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：
斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。
保持斜面倾斜程度不变，可以采用__减小接触面的粗糙程度__的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：
额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：
假如没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都__不省功__。
下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是__B__。
A．焦耳定律 B．牛顿第一定律
C．阿基米德原理 D．欧姆定律
9．（2020·东营中考）学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这一课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为此，实验室提供了如下器材：
长木板、垫木（长宽高之比为1∶2∶4）、木块（带钩）、天平、弹簧测力计、停表、刻度尺、细线。
请根据需要选择合适的器材，完成以下题目。
（1）实验目的：
（2）实验器材：
（3）实验步骤：
（4）分析与论证：
（5）交流与评估：
答：
（1）实验目的：
探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度是否有关。
（2）实验器材：
长木板、垫木、木块（带钩）、弹簧测力计、刻度尺、细线。
（3）实验步骤：
①把垫木平放，将长木板的一端垫高，构成一个斜面。
用刻度尺测出斜面的长度s1和斜面高度h1。
用弹簧测力计测出木块所受的重力G，再用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速滑动，由底部上升到顶端，记下此时弹簧测力计的示数F1，记录数据。
②把垫木侧放，将长木板的一端垫高，斜面变陡一些，重做实验，记录数据。
③把垫木竖放，将长木板的一端垫高，斜面再变陡一些，重做实验，记录数据。
④收集处理数据，进行比较、归纳。
（4）分析与论证：
通过公式η＝
＝
计算出各次实验的机械效率，进行分析：
若测得的机械效率都相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度无关；若测得的机械效率不相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关。
（5）交流与评估：
①该实验中，测量拉力时，应保持木块在斜面上做匀速运动。
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度等其他因素有怎样的关系呢，如何验证？
功、功率、机械效率、压强、浮力的综合计算
10．（2020·威海中考）采购员小明骑着摩托车外出采购食品。
小明质量为70kg，摩托车质量为150kg（g取10N/kg）。
（1）小明买食品时，将摩托车停在超市门前的水平地面上，摩托车与地面的接触面积为150cm2，求摩托车对地面的压强；
（2）采购食品后，小明将80kg的食品装上车，在限速为80km/h的水平路面上以72km/h的速度匀速行驶50s，行驶时受到的阻力为总重力的0.1倍，若消耗的汽油完全燃烧放出1×106J的热量，求摩托车发动机的实际输出功率和效率。
解：
（1）摩托车静止在水平地面时对地面的压力：
F＝G＝mg＝150kg×10N/kg＝1500N
摩托车与地面的接触面积：
S＝150cm2＝1.5×10－2m2
摩托车静止在水平地面时对地面的压强：
p＝
＝
＝1×105Pa；
（2）由题意，摩托车匀速行驶时受到的摩擦力：
f＝0.1G总＝0.1（m车＋m人＋m货）g＝0.1×（150kg＋70kg＋80kg）×10N/kg＝300N
因为摩托车匀速直线行驶，则：
F牵＝f＝300N
摩托车的速度：
v＝72km/h＝20m/s
摩托车的功率：
P＝F牵v＝300N×20m/s＝6000W
摩托车行驶50s输出的有用功：
W＝Pt＝6000W×50s＝3×105J
摩托车发动机的效率：
η＝
＝
＝30%。
11.（2020·泰安中考）利用叉车运送货物，已知货物质量为500kg、底面积为5m2，货物与叉车水平叉臂的接触面积为0.8m2，g取10N/kg。
（1）叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂的压强；
（2）叉车在20s内将货物匀速举高1.8m，求叉车支持力对货物做功的功率。
解：
（1）货物对叉臂的压力：
F＝G＝mg＝500kg×10N/kg＝5×103N
p＝
＝
＝6.25×103Pa
（2）叉车对货物的支持力F′＝G
W＝F′s＝5×103N×1.8m＝9×103J
P＝
＝
＝450W
12．（2019·淄博中考）2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，“055大型驱逐舰”接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。
驱逐舰长174m，宽23m，吃水深度8m，满载排水量12300t，最大航速32节（1节＝0.5m/s，海水密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg）。
求：
（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104Pa，此时舰底所处的深度；
（2）驱逐舰满载时受到的浮力；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率。
解：
（1）舰底所处的深度
h＝
＝
＝7m。
（2）驱逐舰满载时受到的浮力
F浮＝m排g＝1.23×107kg×10N/kg＝1.23×108N。
（3）驱逐舰漂浮G＝F浮＝1.23×108N。
水平匀速直线航行时，动力
F＝f＝0.1G＝0.1×1.23×108N＝1.23×107N。
动力功率
P＝Fv＝1.23×107N×16m/s＝1.968×108W。
13．（2018·淄博中考）骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。
如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。
重600N的小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。
求：
（1）小腿肌肉对每只脚的拉力。
（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。
解：
（1）小明重600N，所以每只脚分担的力为300N，即F2＝300N，又因为l2＝8cm，l1＝8cm＋4cm＝12cm。
根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2得：
F1＝
＝
＝200N。
（2）踮脚过程中阻力作用点上升的高度为h2，
由
＝
得，h2＝6cm＝0.06m，
所以踮脚一次做的功W1＝Gh2＝600N×0.06m＝36J，
所以50个踮脚动作做功W＝50W1＝50×36J＝1800J，
该过程克服重力做功的功率为P＝
＝
＝30W。
14.（2019·泰安中考）如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉着重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。
人对绳子竖直向下的拉力为100N。
求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）人对地面的压强。
解：
（1）物体上升的高度
h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；
（2）有用功W有用＝Gh＝210N×0.5m＝105J；
拉力做的总功
W总＝Fs＝Fnh＝100N×3×0.5m＝150J；
机械效率η＝
＝
＝70%；
（3）人对绳子的拉力F拉和绳子对人的拉力F拉′为一对相互作用力，F拉′＝F拉＝100N，人对地面的压力F压＝G－F拉′＝850N－100N＝750N，人对地面的压强为
p＝
＝
＝3×104Pa。
15.（2021·东营中考）如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。
每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。
（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。
（2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。
（3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。
解：
（1）合金块下表面距水面5m时，合金块下表面所受水的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa；
（2）合金块未露出水面时，受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3＝100N；
（3）合金块的重力：
G＝mg＝ρgV＝4×103kg/m3×10N/kg×0.01m3＝400N；
绳重和摩擦均忽略不计，完全露出水面后，人的拉力：
F＝
（G＋G动）＝
×（400N＋100N）＝250N；
绳子自由端移动的距离：
s＝2h＝2×2m＝4m；
拉力做的功：
W＝Fs＝250N×4m＝1000J；
拉力做功的功率：
P＝
＝
＝200W。
16.（2019·威海中考）如图所示，某考古队用滑轮组将重4.8×103N，体积为100dm3的文物打捞出水，定滑轮重100N。
滑轮组上共有三根绳子a、b和c，其中a悬挂定滑轮，b绕在定滑轮和动滑轮上，c悬挂文物，整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物，文物完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为95%（ρ水＝1×103kg/m3，g取10N/kg，绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计）。
请解答下列问题：
（1）文物浸没在水中时受到的浮力是多大？
（2）动滑轮的重力是多大？
（3）在整个打捞过程中，a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大？
该绳至少要承受多大的拉力？
略
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