2021学年第十二章 简单机械综合与测试单元测试随堂练习题

这是一份2021学年第十二章 简单机械综合与测试单元测试随堂练习题，共21页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
密度均匀的直尺MN放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分ON是全尺长的三分之一，当N端挂5 N的重物P时，直尺的M端刚刚开始翘起，如图所示，则此直尺受到的重力是。( )
A. 2.5 NB. 5 NC. 10 ND. 无法确定
如图所示，分别沿力F1、F2、F3的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是 ( )
A. 沿F1方向的力最小B. 沿F2方向的力最小
C. 沿F3方向的力最小D. 三个力的大小相等
如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是( )
A. 三个杠杆都是省力杠杆
B. 三个杠杆都是费力杠杆
C. ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆
D.
ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆
踮脚是一项很好的有氧运动，如图，它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是 ( )
A. 脚后跟是支点，是省力杠杆
B. 脚后跟是支点，是费力杠杆
C. 脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆
D. 脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
如图所示，使用定滑轮匀速提升物体所用的拉力分别是F1、F2、F3，则下面说法中正确的是 ( )
A. F1最小B. F2最小C. F3最小D. 三个力一样大
物体重G=200N，滑轮重为20N，要使物体匀速上升1m，不计摩擦，则( )
A. F=420N，滑轮向上移动0.5m
B. F=420N，滑轮向上移动2m
C. F=110N，滑轮向上移动0.5m
D. F=110N，滑轮向上移动2m
分别用图甲、乙、丙所示的滑轮组匀速提起同一重物G时，所用的拉力分别为F1、F2和F3，若不计滑轮重及摩擦，这三个力从大到小排列的顺序为( )
A. F2F2>F3C. F3>F1>F2D. F1=F2=F3
如图所示，一个小孩站在车上，他通过拉动滑轮组和绳子，使自己和小车向左匀速运动，若人所用的拉力为40 N，不计绳和滑轮之间的摩擦，则小车受到的地面阻力f为。( )
A. 40 NB. 80 NC. 120 ND. 240 N
用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是( )
A. F1和F2大小相等
B. 绳子自由端移动的距离相等
C. F1和F2的功率相同
D. 两个滑轮组的机械效率相同
如图所示，用30N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重400N的物体A以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s，已知滑轮组的机械效率为80%(不计滑轮自重)，则此过程中( )
A. 绳子自由端移动的距离为1mB. 滑轮组对物体A的水平拉力为90N
C. 拉力F的功率为3WD. 拉力F所做的有用功为72J
工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则( )
A. 绳子自由端移动的距离为9 m
B. 动滑轮的重力为200 N
C. 人通过滑轮组做的有用功为1500 J
D. 滑轮组的机械效率为53.3%
用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示.不计摩擦，下列分析正确的是( )
A. 动滑轮的重力为5N
B. 该滑轮组的机械效率可以达到100%
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
如图，人用滑轮组拉着重810N的物体，使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N，则该滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W。
学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，升国旗时，升旗手向下缓缓拉动绳索，国旗就缓缓上升，这个滑轮的作用是 ______，某校旗杆高12m，国旗重约1kg，要在唱一遍国歌的时间(约40s)恰好将国旗从地面升到顶端，升旗手做有用功的功率约为 ______。
如图所示，用滑轮A、B匀速提升重100牛的物体(不计绳重、滑轮重和摩擦)，则力F1=______牛，使用B滑轮的优点是可以 ______。若物体B被匀速提高了2米，则F2做功为 ______焦。
杠杆在如图所示的位置平衡。物体浸没在水中，已知OA=2OB，物体质量为3 kg，拉力F为5 N，则物体受到的浮力大小为 N，物体的密度为 kg/m3。(g取10 N/kg)
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出最省力的绳子绕法。
如图所示，用一根硬棒搬动一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若要用最小的力搬动石块，请标出杠杆的支点O，并画出最小动力F的示意图。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
如图所示，小明利用铁架台，带有刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，若干钩码(每个钩码重均为0.5N)等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 ______ (选填“平衡”或“不平衡”)状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 ______ 调节，这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响。
(2)将杠杆调整好后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 ______ 个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
(3)如图丙所示，小明用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 ______ (选填“变大”或“变小”)，原因是 ______ 。
(4)在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是 ______ (填序号)。
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性，使实验结论具有普遍性
某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计，某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；
(2)通过比较______(填实验次数的序号)两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较2、3两次实验得出结论：同一滑轮组，______越大，滑轮组的机械效率越高；
(3)表格中第4次实验空格中数值：绳端移动距离s=______m；通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______(填“高”或“低”)；
(4)若每个滑轮的质量为100g，第三次实验中克服摩擦做的额外功为 ______J(不计绳重)。
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
重800N的工人用如图所示的滑轮组把物体提起来(不计绳重和摩擦)。当工人师傅用F=750N的拉力，使物体在10s内匀速上升1m时，滑轮组的机械效率为84%。若绳能承受的最大拉力为850N，求：
(1)拉力做功的功率。
(2)动滑轮的重力。
(3)工人师傅通过此滑轮组能拉起物体的最大重力。
如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2 m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10 N/kg.求：
(1)提升重物做的有用功．
(2)绳端的拉力．
(3)若动滑轮的质量为40 kg，求克服摩擦和钢绳重所做的功．
为全面推动中牟县都市田园新城建设，提升中牟品质，中牟县政府把“改造提升一批老旧小区，提高城区居民居住品质”列为近几年的工作重点之一，如图所示为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料重为1800N，动滑轮重力为200N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。求：
(1)提升装置所做的有用功；
(2)拉力F的功率；
(3)该装置的机械效率。
用一根绳子把如图所示的两个定滑轮和两个动滑轮组成一个最省力的滑轮组．若每个滑轮重100N，绳子的最大承重能力为200N．
(1)画出滑轮组的装配图；
(2)求用此滑轮组最多能提起多重的物体(不计摩擦)；
(3)若在1s内将重物竖直提起0.1m，求拉力的功率是多少；
(4)求此滑轮组的机械效率是多少．
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解：设直尺长为L
杠杆的支点为O，动力大小等于物重5N，动力臂为13L；
阻力为直尺的重力G′，阻力的力臂为12L−13L=16L；
由杠杆平衡的条件得：G′L′=GL
G′×16L=5N×13L
G′=10N
所以直尺的重力大小为10N．
故选C．
密度均匀的直尺，其重心在直尺的中点处，则重力力臂为支点到直尺中心的长度；又已知B端的物重和B端到支点的距离，根据杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂即可求出直尺的重力．
本题考查杠杆平衡条件的应用，注意正确找出重心和力臂．
2.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了杠杆中最小力的问题，使用杠杆时，如果阻力和阻力臂一定，当动力臂最长(连接支点和动力作用点，并做连线的垂线，沿该方向施力，动力臂最长)时最省力。
如下图支点为O，阻力和阻力臂一定，找出动力F1、F2、F3的力臂，根据杠杆的平衡条件，动力臂最长的最省力，据此分析判断。
【解答】
如图，分别沿力F1、F2、F3的方向用力，使杠杆平衡，阻力和阻力臂一定，
∵三个方向施力，F2的力臂LOA最长，根据杠杆的平衡条件，
∴F2最小(最省力)。故B正确，ACD错误。
故选B。
3.【答案】C
【解析】
【分析】
杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力省距离，等臂杠杆既不省力也不费力。
杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，可以从动力臂和阻力臂的大小关系进行判断，当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆。
【解答】
指甲剪可以看成是由一个撬棒和一个镊子组成：
①撬棒是ABC，以C为支点，动力作用在A上，阻力作用在B上，使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
②镊子是由OBD和OED两个杠杆组成，支点O点，动力作用在E点，阻力作用在D点。使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
故选C。
4.【答案】C
【解析】解：
如图所示，踮脚时，脚掌与地面接触的地方是支点，小腿肌肉对脚的拉力向上，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选：C。
结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
本题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
5.【答案】D
【解析】
【分析】
要解答本题需掌握：定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力．本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握，是一道基础题．
【解答】
解：
因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力．故A、B、C错误．
故选D．
6.【答案】A
【解析】
【分析】
此题考查的是动滑轮的特殊使用方法，明确该动滑轮的工作特点是解答本题的关键。
此题是动滑轮的一种特殊使用方法，正常使用时是将物体挂在轮轴上，拉绳子的一端．而特殊使用方法恰好相反，拉轴而将物体挂在绳子的末端；
动滑轮的特殊使用方法，不仅不省力而且费1倍的力，即使用2倍的力，但能够省一半的距离。
【解答】
这是动滑轮的一种特殊使用方法，它的特点是费1倍的力却省一半的距离，
所以，施加的力F=2G+G′=2×200N+20N=420N，
拉力作用点移动的距离s=12h=12×1m=0.5m。
故选A。
7.【答案】C
【解析】甲图中， ​F1=G
乙图中，F2=12G
丙图中， ​F3=2G
8.【答案】C
【解析】略
9.【答案】D
【解析】A.不计绳重及摩擦，甲滑轮组动滑轮上的绳子段数为3，则绳子的拉力
F1=1n1G物+G轮=13G物+G轮
乙滑轮组动滑轮上的绳子段数为2，则绳子的拉力
F2=1n2G物+G轮=12G物+G轮
所以F1和F2大小不相等，故A错误；
B.提升物体的高度相同，甲绳子自由端移动的距离s1=n1h=3h
乙绳子自由端移动的距离s2=n2h=2h
绳子自由端移动的距离不相等，故B错误；
C.不计绳重及摩擦，甲拉力做的功W1=F1s1=12G物+G轮×2h=G物+G轮h
乙拉力做的功W2=F2s2=13G物+G轮×3h=G物+G轮h
W1=W2，物体上升相同的高度，绳子自由端移动的距离不相等，速度相同，则两滑轮组使物体上升相同高度所需时间不同，由P=Wt可得，功率不同，故C错误；
D.提升的物体高度相同，则额外功和有用功为
W额=G轮h，W有用=G物h
滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，滑轮组的机械效率η=W有用W总
所以滑轮组的机械效率相同，故D正确。
故选D。
10.【答案】D
【解析】解：
A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，绳子自由端移动的速度v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s，
则绳子自由端移动的距离s绳=v绳t=0.3m/s×10s=3m，故A错误；
B、由η═W有用W总=fs物Fs绳=f3F可得，物体A受到的摩擦力f=3ηF=3×80%×30N=72N，由于物体A匀速运动，所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力，大小为72N，故B错误；
C、因为P=Wt=Fst=Fv，所以拉力F做功的功率：P=Fv绳=30N×0.3m/s=9W，故C错误；
D、拉力所做的有用功，即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功W有=fs物=fv物t=72N×0.1m/s×10s=72J，故D正确。
故选：D。
本题考查有用功的计算。水平使用滑轮组时注意：有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，这是本题的关键。
11.【答案】B
【解析】
【分析】
根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出滑轮组的机械效率；再根据题目提供的条件，运用额外功求出动滑轮重。
熟练运用计算功、功率、机械效率的公式，是解答此题的关键。
【解答】
A、由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n=2；则绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×3m=6m，故A错误；
C、此过程中，所做有用功为：W有=Gh=800N×3m=2400J，故C错误；
D、所做总功为：W总=Fs=500N×6m=3000J；滑轮组的机械效率为：η=W有W总=2400J3000J×100%=80%，故D错误；
B、额外功为：W额=W总−W有=3000J−2400J=600J，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，由W额=G动h可得，动滑轮的重力：G动=W额h=600J3m=200N，故B正确；
故选：B。
12.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查了使用滑轮组时动滑轮重力、额外功、机械效率的计算，明确有用功、额外功的含义是关键。
(1)由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率η=50%，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动，据此求动滑轮重力；
(2)使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%；
(3)滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大；
(4)不计绳重和摩擦，滑轮组提升动滑轮做的功为额外功。
【解答】
A.由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率η=50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总×100%=GhGh+G动h×100%=GG+G动×100%=10N10N+G动×100%=50%，
解得动滑轮重力：G动=10N，故A错误；
B.使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C.滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D.由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额=G动h=10N×0.5m=5J，故D正确。
故选D。
13.【答案】 90%
90

【解析】[1]由图可知，滑轮组绳子的有效段数n=3，滑轮组的机械效率
η=W有用W总=GhFs=GhF×3h=GnF=810N3×300N×100%=90%
[2]由v=st可得，物体上升的高度h=vt=0.1m/s×5s=0.5m
拉力端移动距离s=3h=3×0.5m=1.5m
总功W总=Fs=300N×1.5m=450J
拉力的功率P=W总t=450J5s=90W
14.【答案】定滑轮 3W
【解析】解：学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，这个滑轮是定滑轮，作用是改变用力的方向；
升旗手做有用功W有用=Gh=mgh=1kg×10N/kg×12m=120J，
升旗手做有用功的功率P=Wt=120J40s=3W。
故答案为：定滑轮；3W。
定滑轮的作用是改变用力的方向；
根据W有用=Gh=mgh得出升旗手做有用功，根据P=Wt得出升旗手做有用功的功率。
本题考查定滑轮的工作特点、功和功率的计算，难度适中。
15.【答案】50 改变力的方向 200
【解析】解：
(1)先识别出A是动滑轮，因为有两段绳子，由于不计绳重、滑轮重和摩擦，
所以使用动滑轮省一半的力，故每段绳子的拉力为：F=12G物×100N=50N；
(2)因为B是定滑轮，根据定滑轮的特点，F拉=G物=100N；
当物体升高2m时，绳子移动的距离也为2m；
根据公式W=Fs=100N×2m=200J。
故答案为：50N，改变力的方向，200J。
要解答本题需掌握，定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力。
而动滑轮的特点：省力但费距离。
根据公式W=Fs可求做的功。
本题主要考查学生对定滑轮和动滑轮工作特点的了解和掌握，拉力做功应如何计算，难点是计算拉力的大小和拉力移动的距离。
16.【答案】20
1.5×103

【解析】略
17.【答案】
【解析】
【分析】
要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法。若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”。
此题是有关滑轮组的绕法，有关滑轮组可以从定滑轮也可以从动滑轮绕起，在题目中要根据实际情况而定。
【解答】
解：n为奇数时，承担物重的有3段绳子，此时最省力，根据奇动偶定，绳子的固定端在动滑轮上，如图所示：

18.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用，在力与力臂乘积一定的情况下，若支点与力的作用点成为力臂，此时的力臂最大，使用杠杆最省力。
支点是杠杆绕着转动的固定点，动力向上作用时，杠杆应绕杠杆与地面的接触点转动；
根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，在阻力×阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力将越小。
【解答】
由图示可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在A点的动力力臂最大，此时动力最小，力垂直于杠杆向上，支点O与最小作用力F如图所示：
。
19.【答案】(1)平衡；左；(2)2；(3)变大；拉力力臂变小；(4)C
【解析】解：(1)杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；
调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动；
(2)设一个钩码的重力G，一格的长度为L，由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得
3G×2L=nG×3L
解得，n=2
故应在B点挂2个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
(3)当拉力F向右倾斜时，拉力F力臂变小，要保持杠杆仍在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，因阻力和阻力臂不变，则拉力F将变大。
(4)多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性，故选C。
此题探究杠杆平衡条件的实验，考查器材的调试、杠杆的平衡条件和对力臂的理解。
20.【答案】 (1)匀速；变小；(2) 1、2 ；物重；(3)0.4；低 ；(4)0.03
【解析】
【解答】
(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；某同学在该实验中加速向上提升重物，提升物体的力变大，总功变大，而有用功不变，故滑轮组的机械效率变小；
(2)比较1、2两次的实验数据，同一滑轮组，提升的物重不变，绳子段数不同，机械效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
比较第2、3次的实验数据，同一滑轮组提升不同重物，物重不同，机械效率不同，可得出结论：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
(3)由图丁可知绳子的有效段数为4，绳端移动距离s4=4h4=4×0.1m=0.4m；
比较第3、4次的实验数据，不同滑轮组提升相同重物，动滑轮重不同，机械效率不同，可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
(4)由表中数据可知，第三次实验中，有用功W有3=G3h3=8N×0.1m=0.8J；总功W总3=F3s3=3.1N×0.3m=0.93J；
动滑轮的重力G动=m动g=100×10−3kg×10N/kg=1N；则克服动滑轮重力做的功W动=G动h3=1N×0.1m=0.1J；
不计绳重，由W总=W额+W有 ，W额=W动+W摩擦
可得，克服摩擦做的额外功W摩擦=W总3−W有3−W动=0.93J−0.8J−0.1J=0.03J。
【分析】
(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；根据总功和有用功的变化情况判断机械效率的变化；
(2)根据控制变量法进行分析解答；
(3)根据s=nh计算第4次实验中绳端移动的距离；根据3、4次实验数据进行分析解答；
(4)W总=W额+W有 ，W额=W动+W摩擦据此解答分析；
本题考查了测滑轮组机械效率的实验，其中包括控制变量法的应用和机械效率的计算，难度一般。
21.【答案】解：(1)绳子自由端移动的距离s=3h=3×1m=3m，拉力做的功W总=Fs=750N×3m=2250J，则拉力做功的功率P=W总t=2250J10s=225W。
(2)因为η=W有用W总=GhFs=GnF，所以G=ηnF=84％×3×750N=1890N，G轮=nF−G=3×750N−1890N=360N。
(3)绳上的拉力不能超过工人师傅体重，工人师傅通过此滑轮组能拉起最重物体M时，绳上的拉力FM为800N。所以，GM=nFM−G轮=3×800N−360N=2040N。

【解析】略
22.【答案】解：(1)提升重物做的有用功：W有用=Gh=1.2×104N×2m=2.4×104J；
(2)由η=W有用W总=80％可得拉力做的总功：W总=W有用80％=2.4×104J80％=3×104J，
由图可知，承担物重的绳子股数n=3，
则绳子自由端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，
由W总=Fs可得绳端的拉力：F=W总s=3×104J6m=5000N；
(3)克服动滑轮重、摩擦和钢绳重所做的额外功：
W额=W总−W有用=3×104J−2.4×104J=6000J，
提升动滑轮做的额外功：W额1=G动h=m动gh=40kg×10N/kg×2m=800J，
克服摩擦和钢绳重所做的额外功：W额2=W额−W额1=6000J−800J=5200J。
答：(1)提升重物做的有用功为2.4×104J；
(2)绳端的拉力为5000N；
(3)若动滑轮的质量为40kg，克服摩擦和钢绳重所做的功5200J。

【解析】略
23.【答案】解：(1)克服物体重力做的有用功W有=G物h=1800N×10m=1.8×104J
(2)由图知道，n=2，不计绳重及摩擦，绳端的拉力
F=12G物+G动=121800N+200N=1000N
拉力端移动距离s=2h=2×10m=20m
拉力做的总功W总=Fs=1000N×20m=2×104J
拉力做功的功率P总=W总t=2×104J10s=2×103W
(3)该装置的机械效率η=W有W总×100％​​=1.8×104J2×104J×100％=90％
答：(1)提升装置所做的有用功是1.8×104J；
(2)拉力F的功率是2×103W；
(3)该装置的机械效率是90%。

【解析】略
24.【答案】(1)滑轮组的装配图如图所示．
(2)设绳子的最大承重能力为F，物体和动滑轮的总重为G总，动滑轮重为G动，物重为G，绳子的段数为n．
根据，
则G总=Fn=200N×5=1000N，
最多能提起的物重G=G总−G动=1000N−100N×2=800N．
(3)拉力的功率
P=Wt=Fst=Fnht=200N×5×0.1m1s=100W．
(4)滑轮组的机械效率有
．
【解析】略
实验次数
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
80%