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14. 如图所示，工人利用动滑轮在10 s内把重500 N的物体匀速提升6 m，拉力做功为4 000 J，则拉力的功率是
400
W，利用动滑轮提升物体时的机械效率是75%
。答案
14.400 75%
解析
【分析】
要解决本题，需分别计算拉力的功率和动滑轮的机械效率：①功率的计算利用公式$P=\frac{W_{总}}{t}$，已知总功和时间，直接代入即可；②机械效率的计算需先求出有用功（克服物体重力做的功），再根据公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$计算，代入对应数值即可得出结果。
【解析】
1. 计算拉力的功率：
已知拉力做的总功$W_{总}=4000J$，时间$t=10s$，根据功率公式：
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{4000J}{10s}=400W$
2. 计算动滑轮的机械效率：
有用功是提升物体所做的功，$W_{有用}=Gh=500N×6m=3000J$；
根据机械效率公式：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{3000J}{4000J}×100\%=75\%$
【答案】
400；75%
【知识点】
功率计算；机械效率计算；动滑轮
【点评】
本题考查功率和机械效率的基础计算，属于简单机械相关的常规题型，只要牢记对应公式并准确代入数值即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分别计算拉力的功率和动滑轮的机械效率：①功率的计算利用公式$P=\frac{W_{总}}{t}$，已知总功和时间，直接代入即可；②机械效率的计算需先求出有用功（克服物体重力做的功），再根据公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$计算，代入对应数值即可得出结果。
【解析】
1. 计算拉力的功率：
已知拉力做的总功$W_{总}=4000J$，时间$t=10s$，根据功率公式：
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{4000J}{10s}=400W$
2. 计算动滑轮的机械效率：
有用功是提升物体所做的功，$W_{有用}=Gh=500N×6m=3000J$；
根据机械效率公式：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{3000J}{4000J}×100\%=75\%$
【答案】
400；75%
【知识点】
功率计算；机械效率计算；动滑轮
【点评】
本题考查功率和机械效率的基础计算，属于简单机械相关的常规题型，只要牢记对应公式并准确代入数值即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.6
15. 如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。已知AB长40 cm，AC长30 cm。室外机的重力为300 N，恰好作用在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为
200
N（支架重力不计）。为了安全，室外机的位置应尽量靠近
墙壁。答案
15.200 靠近
解析
【分析】本题是杠杆平衡条件的实际应用问题，需先明确三角支架ABC的支点、动力、阻力及对应力臂：将支架视为杠杆，支点为C点，A处螺钉的水平拉力是使杠杆平衡的动力，室外机的重力是阻碍杠杆平衡的阻力；动力臂是支点C到动力作用线的垂直距离（即AC的长度），阻力臂是支点C到重力作用线的垂直距离（即AB中点到A点的水平距离，为AB长度的一半）。利用杠杆平衡条件可计算A处拉力，再根据力臂变化分析室外机的安全位置。
【解析】根据杠杆平衡条件$ F_1L_1 = F_2L_2 $，动力$ F_1 $为A处的水平拉力，动力臂$ L_1 = AC = 30\ \mathrm{cm} $；阻力$ F_2 = G = 300\ \mathrm{N} $，阻力臂$ L_2 = \frac{AB}{2} = \frac{40\ \mathrm{cm}}{2} = 20\ \mathrm{cm} $。代入公式得：$ F × 30\ \mathrm{cm} = 300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm} $，解得$ F = \frac{300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}} = 200\ \mathrm{N} $。为了安全，室外机重力不变，阻力臂越小，A处所需拉力越小，因此室外机应尽量靠近墙壁，减小阻力臂，降低A处拉力，保证支架稳定。
【答案】200；靠近
【知识点】杠杆平衡条件、力臂
【点评】本题结合生活中的三角支架，考查杠杆平衡条件的应用，关键是正确确定支点和力臂，体现了物理知识在生活中的实际应用，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】根据杠杆平衡条件$ F_1L_1 = F_2L_2 $，动力$ F_1 $为A处的水平拉力，动力臂$ L_1 = AC = 30\ \mathrm{cm} $；阻力$ F_2 = G = 300\ \mathrm{N} $，阻力臂$ L_2 = \frac{AB}{2} = \frac{40\ \mathrm{cm}}{2} = 20\ \mathrm{cm} $。代入公式得：$ F × 30\ \mathrm{cm} = 300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm} $，解得$ F = \frac{300\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{cm}}{30\ \mathrm{cm}} = 200\ \mathrm{N} $。为了安全，室外机重力不变，阻力臂越小，A处所需拉力越小，因此室外机应尽量靠近墙壁，减小阻力臂，降低A处拉力，保证支架稳定。
【答案】200；靠近
【知识点】杠杆平衡条件、力臂
【点评】本题结合生活中的三角支架，考查杠杆平衡条件的应用，关键是正确确定支点和力臂，体现了物理知识在生活中的实际应用，难度适中。
【难度系数】0.5
三、实验探究题
16. 在“探究滑轮组机械效率”的实验中，实验装置如图所示。
甲 乙
|序号|钩码重$G$/N|钩码上升的高度$h$/m|绳端拉力$F$/N|绳端移动的距离$s$/m|机械效率$\eta$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|①|4|0.1|图2|0.4|62.5%|
|②|4|0.1|1.8|0.3|74.1%|
|③|8|0.1|2.7| | |
（1）分析表中数据可得：第1次实验中的$s_1 =$
（2）比较第1次实验和第2次实验的数据可得：两次实验提升的重物$G_1$
（3）该小组同学再用第1次实验使用的装置做第3次实验，表中第3次实验的数据应为：绳端移动距离$s_3 =$
16. 在“探究滑轮组机械效率”的实验中，实验装置如图所示。
甲 乙
|序号|钩码重$G$/N|钩码上升的高度$h$/m|绳端拉力$F$/N|绳端移动的距离$s$/m|机械效率$\eta$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|①|4|0.1|图2|0.4|62.5%|
|②|4|0.1|1.8|0.3|74.1%|
|③|8|0.1|2.7| | |
（1）分析表中数据可得：第1次实验中的$s_1 =$
4
$h_1$，这是使用 乙
（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。（2）比较第1次实验和第2次实验的数据可得：两次实验提升的重物$G_1$
=
（选填“＞”“＜”或“＝”）$G_2$，机械效率$\eta_1$ ＜
（选填“＞”“＜”或“＝”）$\eta_2$，从两次使用的滑轮组装置角度分析，造成两次机械效率有这样关系的主要原因是 使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率越低
。（3）该小组同学再用第1次实验使用的装置做第3次实验，表中第3次实验的数据应为：绳端移动距离$s_3 =$
0.4
m，机械效率$\eta_3 =$ 74.1%
。答案
16.(1)4 乙 (2)= ＜ 使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率越低 (3)0.4 74.1%
解析
【分析】
要解决这道实验题，需结合滑轮组的特点（绳端移动距离$s$与钩码上升高度$h$的关系$s=nh$）、机械效率计算公式（$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$）以及影响滑轮组机械效率的因素（动滑轮重力、物重等）分析：
1. 第（1）问：通过实验数据计算承担物重的绳子段数$n$，结合甲、乙装置的$n$值判断对应装置；
2. 第（2）问：对比两次实验的钩码重、机械效率，结合装置差异分析机械效率不同的原因；
3. 第（3）问：利用同一滑轮组$n$不变，计算绳端移动距离，再代入公式计算机械效率。
【解析】
（1）第1次实验中，$h_1=0.1m$，$s_1=0.4m$，由滑轮组关系$s=nh$得，承担物重的绳子段数$n=\frac{s_1}{h_1}=\frac{0.4m}{0.1m}=4$，即$s_1=4h_1$；甲图滑轮组$n=3$，乙图$n=4$，故实验用乙图装置。
（2）第1、2次实验钩码重均为$4N$，故$G_1=G_2$；机械效率$\eta_1=62.5\%$，$\eta_2=74.1\%$，故$\eta_1＜\eta_2$；两次实验提升相同重物，装置不同，主要原因是：使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮质量越大），额外功越多，滑轮组机械效率越低。
（3）第1次装置$n=4$，第3次用同一装置，$h_3=0.1m$，故$s_3=nh_3=4×0.1m=0.4m$；机械效率$\eta_3=\frac{G_3h_3}{F_3s_3}=\frac{8N×0.1m}{2.7N×0.4m}≈74.1\%$。
【答案】
16.(1)4 乙 (2)= ＜ 使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率越低 (3)0.4 74.1%
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组$s$与$h$的关系、机械效率计算
【点评】
本题为探究滑轮组机械效率的实验题，重点考查滑轮组基本特点、机械效率计算方法及影响机械效率的因素，需学生熟练掌握相关公式并结合实验数据对比分析，属于中等难度实验题。
【难度系数】
0.6
要解决这道实验题，需结合滑轮组的特点（绳端移动距离$s$与钩码上升高度$h$的关系$s=nh$）、机械效率计算公式（$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$）以及影响滑轮组机械效率的因素（动滑轮重力、物重等）分析：
1. 第（1）问：通过实验数据计算承担物重的绳子段数$n$，结合甲、乙装置的$n$值判断对应装置；
2. 第（2）问：对比两次实验的钩码重、机械效率，结合装置差异分析机械效率不同的原因；
3. 第（3）问：利用同一滑轮组$n$不变，计算绳端移动距离，再代入公式计算机械效率。
【解析】
（1）第1次实验中，$h_1=0.1m$，$s_1=0.4m$，由滑轮组关系$s=nh$得，承担物重的绳子段数$n=\frac{s_1}{h_1}=\frac{0.4m}{0.1m}=4$，即$s_1=4h_1$；甲图滑轮组$n=3$，乙图$n=4$，故实验用乙图装置。
（2）第1、2次实验钩码重均为$4N$，故$G_1=G_2$；机械效率$\eta_1=62.5\%$，$\eta_2=74.1\%$，故$\eta_1＜\eta_2$；两次实验提升相同重物，装置不同，主要原因是：使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮质量越大），额外功越多，滑轮组机械效率越低。
（3）第1次装置$n=4$，第3次用同一装置，$h_3=0.1m$，故$s_3=nh_3=4×0.1m=0.4m$；机械效率$\eta_3=\frac{G_3h_3}{F_3s_3}=\frac{8N×0.1m}{2.7N×0.4m}≈74.1\%$。
【答案】
16.(1)4 乙 (2)= ＜ 使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率越低 (3)0.4 74.1%
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组$s$与$h$的关系、机械效率计算
【点评】
本题为探究滑轮组机械效率的实验题，重点考查滑轮组基本特点、机械效率计算方法及影响机械效率的因素，需学生熟练掌握相关公式并结合实验数据对比分析，属于中等难度实验题。
【难度系数】
0.6
