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14.（沪科技粤教版选做）如图所示为测定滑轮组机械效率的实验装置，被提升的物体重6 N。
（1）实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做
（2）物体上升10 cm的过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是
（3）仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将
（1）实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做
匀速
运动；弹簧测力计的示数是2.8
N。（2）物体上升10 cm的过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是
0.84
J。滑轮组的机械效率是71.4%
（百分号前保留一位小数）。（3）仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将
不变
，滑轮组的机械效率将增大
。（均填“增大”“减小”或“不变”）答案
14.(1)匀速 2.8 (2)0.84 71.4%
(3)不变 增大
(3)不变 增大
解析
【分析】
要解决这道题，需分步骤分析：（1）实验时拉弹簧测力计做匀速直线运动，保证拉力等于测力计示数，再根据弹簧测力计分度值读数；（2）确定滑轮组绳子段数，计算绳子自由端移动距离，再用总功、有用功公式计算，最后根据机械效率公式求解；（3）不计绳重摩擦时，额外功来自动滑轮，增加物重时动滑轮重力不变，额外功不变，再结合机械效率公式判断变化。
【解析】
（1）实验操作时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，需沿竖直方向做匀速直线运动；弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向2.8N刻度线，故示数为2.8N。
（2）由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=3，物体上升高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；拉力做的总功W总=Fs=2.8N×0.3m=0.84J；有用功W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；滑轮组的机械效率η=W有/W总×100%=0.6J/0.84J×100%≈71.4%。
（3）不计绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮重力做的功，W额=G动h，仅增加所提物体重力时，动滑轮重力G动和物体上升高度h均不变，故额外功不变；滑轮组机械效率η=G/(G+G动)，当物重G增大时，机械效率增大。
【答案】
(1)匀速；2.8 (2)0.84；71.4% (3)不变；增大
【知识点】
滑轮组机械效率、弹簧测力计读数、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的实验操作、相关计算及影响因素，涵盖实验要点、公式应用和额外功判断，是力学中机械效率部分的典型题目，需掌握基础公式和规律。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分步骤分析：（1）实验时拉弹簧测力计做匀速直线运动，保证拉力等于测力计示数，再根据弹簧测力计分度值读数；（2）确定滑轮组绳子段数，计算绳子自由端移动距离，再用总功、有用功公式计算，最后根据机械效率公式求解；（3）不计绳重摩擦时，额外功来自动滑轮，增加物重时动滑轮重力不变，额外功不变，再结合机械效率公式判断变化。
【解析】
（1）实验操作时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，需沿竖直方向做匀速直线运动；弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向2.8N刻度线，故示数为2.8N。
（2）由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=3，物体上升高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；拉力做的总功W总=Fs=2.8N×0.3m=0.84J；有用功W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；滑轮组的机械效率η=W有/W总×100%=0.6J/0.84J×100%≈71.4%。
（3）不计绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮重力做的功，W额=G动h，仅增加所提物体重力时，动滑轮重力G动和物体上升高度h均不变，故额外功不变；滑轮组机械效率η=G/(G+G动)，当物重G增大时，机械效率增大。
【答案】
(1)匀速；2.8 (2)0.84；71.4% (3)不变；增大
【知识点】
滑轮组机械效率、弹簧测力计读数、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的实验操作、相关计算及影响因素，涵盖实验要点、公式应用和额外功判断，是力学中机械效率部分的典型题目，需掌握基础公式和规律。
【难度系数】
0.6
15.小英同学得到一棱长为10 cm，密度为0.7 g/cm³的正方体木块，她将木块用细线系于圆柱形容器的水中，如图所示，请你帮她解决以下几个问题：(g取10 N/kg)
(1)木块所受的浮力为多少？
(2)细线的拉力为多少？
(3)剪断细线后，木块静止时所受的浮力为多少？
(1)木块所受的浮力为多少？
(2)细线的拉力为多少？
(3)剪断细线后，木块静止时所受的浮力为多少？
答案
15.解:(1)木块浸没时排开水的体积:
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^3=10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,
木块浸没在水中时受到的浮力:$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=10\ \mathrm{N}$。
(2)木块的重力:$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=7\ \mathrm{N}$,
木块所受的拉力:$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$。
(3)因为木块浸没时所受的浮力大于重力,所以剪断细线后木块会上浮,最终漂浮。所以木块静止时所受的浮力:$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$。
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^3=10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,
木块浸没在水中时受到的浮力:$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=10\ \mathrm{N}$。
(2)木块的重力:$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=7\ \mathrm{N}$,
木块所受的拉力:$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$。
(3)因为木块浸没时所受的浮力大于重力,所以剪断细线后木块会上浮,最终漂浮。所以木块静止时所受的浮力:$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
要解决这三个问题，需结合阿基米德原理、物体的受力平衡及浮沉条件分析：
(1) 木块被细线系住浸没在水中，排开水的体积等于木块自身的体积，利用阿基米德原理可计算此时的浮力；
(2) 木块静止时受力平衡，受到向上的浮力、向下的重力和细线的拉力，拉力等于浮力与重力的差值，需先计算木块的重力；
(3) 剪断细线后，木块上浮最终漂浮，根据漂浮条件，浮力等于自身重力，据此计算静止时的浮力。
【解析】
(1) 木块浸没时，排开水的体积等于木块的体积：
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^3=10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
根据阿基米德原理，木块所受浮力：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=10\ \mathrm{N}$
(2) 木块的重力：
$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=7\ \mathrm{N}$
木块静止时受力平衡，$F_{浮}=G_{木}+F_{拉}$，因此细线的拉力：
$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$
(3) 剪断细线后，木块上浮，最终静止时漂浮在水面上，根据漂浮条件，浮力等于重力：
$F_{浮}'=G_{木}=7\ \mathrm{N}$
【答案】
(1)10 N；(2)3 N；(3)7 N
【知识点】
浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题是浮力的基础应用题，结合阿基米德原理、受力平衡及浮沉条件进行计算，步骤清晰，考察学生对浮力相关公式和规律的掌握，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.7
要解决这三个问题，需结合阿基米德原理、物体的受力平衡及浮沉条件分析：
(1) 木块被细线系住浸没在水中，排开水的体积等于木块自身的体积，利用阿基米德原理可计算此时的浮力；
(2) 木块静止时受力平衡，受到向上的浮力、向下的重力和细线的拉力，拉力等于浮力与重力的差值，需先计算木块的重力；
(3) 剪断细线后，木块上浮最终漂浮，根据漂浮条件，浮力等于自身重力，据此计算静止时的浮力。
【解析】
(1) 木块浸没时，排开水的体积等于木块的体积：
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^3=10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
根据阿基米德原理，木块所受浮力：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=10\ \mathrm{N}$
(2) 木块的重力：
$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=7\ \mathrm{N}$
木块静止时受力平衡，$F_{浮}=G_{木}+F_{拉}$，因此细线的拉力：
$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$
(3) 剪断细线后，木块上浮，最终静止时漂浮在水面上，根据漂浮条件，浮力等于重力：
$F_{浮}'=G_{木}=7\ \mathrm{N}$
【答案】
(1)10 N；(2)3 N；(3)7 N
【知识点】
浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题是浮力的基础应用题，结合阿基米德原理、受力平衡及浮沉条件进行计算，步骤清晰，考察学生对浮力相关公式和规律的掌握，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.7
