16.小明用同一滑轮组进行两次实验测量滑轮组的机械效率,并将获得的数据填在表中.

(1)根据小明同学的实验记录可以确定:
①实验装置所用滑轮的个数至少是个,其中动滑轮是个.
②第1次测得滑轮组的机械效率为,若测出动滑轮的重力为0.3N,计算出实验中克服摩擦力和绳重所做的额外功为J.第3次提升的钩码重为3N,则测得滑轮组的机械效率范围为.
(2)小华利用图甲滑轮组,只改变物重进行了多次实验(忽略绳重和摩擦),作出了如图乙所示的图像,已知该图像的纵坐标表示滑轮组机械效率的倒数,则该图像的横坐标所表示的物理量是.

16.(1)①3 2 ②62.5% 0.09 62.5%～83.3%
(2)物重的倒数

【分析】首先，对于(1)①，需结合滑轮组绕线特点及机械效率数据判断滑轮个数，动滑轮数量由承担物重的绳子段数确定；②中机械效率利用公式η=W有/W总=Gh/(Fs)=G/(nF)计算，额外功分为动滑轮重力做功和绳重、摩擦做功，总额外功减去动滑轮额外功可得所求额外功；滑轮组机械效率随物重增大而提高，据此确定第3次的效率范围。对于(2)，忽略绳重和摩擦时，对机械效率公式变形后取倒数分析，即可确定横坐标的物理量。
【解析】(1)①滑轮组至少需要3个滑轮（2个动滑轮、1个定滑轮），此时承担物重的绳子段数n=4，故滑轮个数为3，动滑轮2个；②第一次机械效率：η=G/(nF)=2N/(4×0.8N)=62.5%；总额外功W额总=W总-W有=Fs-Gh=0.8N×4h -2N×h=1.2h，动滑轮额外功W额动=G动h=0.3N×h，故克服摩擦力和绳重的额外功W额=1.2h -0.3h=0.9h，若h=0.1m，则W额=0.09J；滑轮组机械效率随物重增大而升高，第一次效率62.5%，第二次（物重更大）效率约83.3%，故第3次钩码重3N时，效率范围为62.5%～83.3%；(2)忽略绳重和摩擦，η=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)，取倒数得1/η=(G+G动)/G=1 + G动/G，该式为1/η与1/G的一次函数关系，故纵坐标为1/η时，横坐标为物重的倒数。
【答案】16.(1)①3 2 ②62.5% 0.09 62.5%～83.3% (2)物重的倒数
【知识点】滑轮组机械效率，机械效率计算
【点评】本题围绕滑轮组机械效率展开，综合考查滑轮个数判断、机械效率计算及公式变形应用，需学生熟练掌握机械效率的推导与变化规律，是初中物理力学的典型题型。
【难度系数】0.5

17.一辆小轿车以30m/s的速度匀速行驶，此时发动机的功率是75kW，行驶30min.求：
(1)发动机的牵引力.
(2)发动机在这段时间内做的功.

17.解:(1)根据 $P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$ 可得发动机的牵引力
$F=\frac{P}{v}=\frac{7.5×10^4\mathrm{W}}{30\mathrm{m/s}}=2.5×10^3\mathrm{N}.$
(2)由 $P=\frac{W}{t}$ 可得发动机在这段时间内做的功
$W=Pt=7.5×10^4\mathrm{W}×30×60\mathrm{s}=1.35×10^8\mathrm{J}.$

【分析】
要解决这道题，先明确已知条件：小轿车匀速行驶的速度$v=30m/s$，发动机功率$P=75kW$，行驶时间$t=30min$。第(1)问求牵引力，需利用匀速运动时功率的推导公式$P=Fv$，变形后计算，注意功率单位要从$kW$转换为$W$；第(2)问求发动机做的功，利用功率定义式$P=\frac{W}{t}$变形计算，时间单位要从$min$转换为$s$，保证单位统一后再运算。
【解析】
解：(1) 已知发动机功率$P=75kW=7.5×10^4W$，行驶速度$v=30m/s$。
根据功率推导公式$P=Fv$，变形得发动机的牵引力：
$F=\frac{P}{v}=\frac{7.5×10^4W}{30m/s}=2.5×10^3N$。
(2) 已知行驶时间$t=30min=30×60s=1800s$，根据功率定义式$P=\frac{W}{t}$，变形得发动机做的功：
$W=Pt=7.5×10^4W×1800s=1.35×10^8J$。
【答案】
(1) 发动机的牵引力为$2.5×10^3N$；(2) 发动机在这段时间内做的功为$1.35×10^8J$。
【知识点】
功率公式应用、功的计算
【点评】
本题是力学中功率与功的基础计算题，核心考查功率公式的灵活运用，解题关键是统一单位，属于常规基础题型，难度较低。
【难度系数】
0.6

18.某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳端的拉力为400N，不计绳重和摩擦.
(1)求工人拉力做功的功率.
(2)求动滑轮的重力.
(3)当用此滑轮组匀速吊起另一重1200N的物体时，求滑轮组的机械效率.

18.解:(1)物体上升的速度 $v_\mathrm{物}=\frac{h}{t}=\frac{3\mathrm{m}}{18\mathrm{s}}=\frac{1}{6}\mathrm{m/s},$
由题图知,动滑轮上绳子的段数 $n=3$,则绳端移动的速度
$v=nv_\mathrm{物}=3×\frac{1}{6}\mathrm{m/s}=0.5\mathrm{m/s},$
工人拉力做功的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=400\mathrm{N}×0.5\mathrm{m/s}=200\mathrm{W}.$
(2)不计绳重和摩擦,由 $F=\frac{1}{n}(G+G_\mathrm{动})$ 可得,动滑轮的
重力 $G_\mathrm{动}=nF-G=3×400\mathrm{N}-900\mathrm{N}=300\mathrm{N}.$
(3)不计绳重和摩擦,当用此滑轮组匀速吊起另一重
1200N的物体时,滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_\mathrm{有用}}{W_\mathrm{总}}×100\%=$
$\frac{G'h'}{G'h'+G_\mathrm{动}h'}×100\%=\frac{G'}{G'+G_\mathrm{动}}×100\%=\frac{1200\mathrm{N}}{1200\mathrm{N}+300\mathrm{N}}×$
$100\%=80\%.$

【分析】
要解决这道滑轮组问题，首先需确定承担物重的绳子段数n，由题图可知n=3。(1)求拉力功率时，可先计算绳端移动的速度，再利用P=Fv计算功率；也可先算绳端移动距离，再求功和功率。(2)不计绳重和摩擦，利用滑轮组拉力公式F=(G+G动)/n，变形即可求动滑轮重力。(3)计算机械效率时，不计绳重和摩擦，机械效率η=G/(G+G动)，代入新的物重和已求出的动滑轮重力即可计算。
【解析】
(1) 物体上升的速度：$v_{\mathrm{物}}=\frac{h}{t}=\frac{3\mathrm{m}}{18\mathrm{s}}=\frac{1}{6}\mathrm{m/s}$，由题图知，动滑轮上绳子段数$n=3$，则绳端移动的速度：$v=nv_{\mathrm{物}}=3×\frac{1}{6}\mathrm{m/s}=0.5\mathrm{m/s}$，工人拉力做功的功率：$P=Fv=400\mathrm{N}×0.5\mathrm{m/s}=200\mathrm{W}$。
(2) 不计绳重和摩擦，由$F=\frac{1}{n}(G+G_{\mathrm{动}})$得，动滑轮的重力：$G_{\mathrm{动}}=nF-G=3×400\mathrm{N}-900\mathrm{N}=300\mathrm{N}$。
(3) 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{G'h'}{G'h'+G_{\mathrm{动}}h'}×100\%=\frac{G'}{G'+G_{\mathrm{动}}}×100\%=\frac{1200\mathrm{N}}{1200\mathrm{N}+300\mathrm{N}}×100\%=80\%$。
【答案】
(1) 200W；(2) 300N；(3) 80%
【知识点】
滑轮组功率计算、滑轮组拉力计算、滑轮组机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础应用，核心是确定承担物重的绳子段数n，以及不计绳重和摩擦时的拉力、机械效率公式的灵活运用，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.6