18. (8分)某起重机的滑轮组结构示意如图所示,其最大载额为5t.起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%.不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10N/kg.求：
(1) 克服钢板重力做的功W有用.
(2) 钢丝绳的拉力F.
(3) 滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数).

$(1) 3.6×10^5 J；$(2) 11250N；(3) 84.7%

(1)钢板的质量$m=3600\ kg$，重力$G=mg=3600\ kg × 10\ N/kg=3.6 × 10^{4}\ N$，提升高度$h=10\ m$，克服钢板重力做的有用功$W_{有用}=Gh=3.6 × 10^{4}\ N × 10\ m=3.6 × 10^{5}\ J$。
(2)由机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，得总功$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3.6 × 10^{5}\ J}{80\%}=4.5 × 10^{5}\ J$。由图知，承担物重的绳子段数$n=4$，绳子自由端移动距离$s=nh=4 × 10\ m=40\ m$，由$W_{总}=Fs$，得拉力$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{4.5 × 10^{5}\ J}{40\ m}=11250\ N$。
(3)不计钢丝绳重力和摩擦，$W_{额外}=G_{动}h$，$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$，即$4.5 × 10^{5}\ J=3.6 × 10^{5}\ J+G_{动} × 10\ m$，解得动滑轮重力$G_{动}=9000\ N$。满载时最大物重$G_{满}=m_{满}g=5 × 10^{3}\ kg × 10\ N/kg=5 × 10^{4}\ N$，此时有用功$W'_{有用}=G_{满}h$，总功$W'_{总}=(G_{满}+G_{动})h$，机械效率$\eta'=\frac{W'_{有用}}{W'_{总}}=\frac{G_{满}}{G_{满}+G_{动}}=\frac{5 × 10^{4}\ N}{5 × 10^{4}\ N+9000\ N} \approx 84.7\%$。