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2. (★★★)图12.4-7是工人移动木箱的简化示意图。木箱重400 N,受到的摩擦力为200 N,工人用110 N的力拉绳子的自由端,使木箱在2 s内匀速直线运动了3 m。不计绳重和滑轮重,下列说法正确的是【 】
A.绳子自由端移动了3 m
B.滑轮组对木箱做的功为1 200 J
C.工人拉力做功的功率为330 W
D.工人做的额外功为600 J
A.绳子自由端移动了3 m
B.滑轮组对木箱做的功为1 200 J
C.工人拉力做功的功率为330 W
D.工人做的额外功为600 J
答案
C
解析
【分析】
首先观察滑轮组的结构，确定承担拉力的绳子段数$n=2$，再结合滑轮组的功、功率相关公式逐一分析选项：
1. 绳子自由端移动距离可根据$s = ns_{\mathrm{物}}$计算，判断A选项；
2. 滑轮组对木箱做的功为克服摩擦力的有用功，利用$W_{\mathrm{有}}=fs_{\mathrm{物}}$计算，判断B选项；
3. 先计算工人拉力做的总功，再根据功率公式$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}$计算功率，判断C选项；
4. 额外功为总功与有用功的差值，计算后判断D选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图可知滑轮组承担拉力的绳子段数$n=2$，木箱移动距离$s_{\mathrm{物}}=3\ \mathrm{m}$，则绳子自由端移动距离$s = ns_{\mathrm{物}} = 2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$，故A错误。
选项B：木箱匀速直线运动，滑轮组对木箱的拉力等于摩擦力$f=200\ \mathrm{N}$，滑轮组对木箱做的有用功$W_{\mathrm{有}}=fs_{\mathrm{物}}=200\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$，故B错误。
选项C：工人拉力做的总功$W_{\mathrm{总}}=Fs=110\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=660\ \mathrm{J}$，拉力做功的功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{660\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=330\ \mathrm{W}$，故C正确。
选项D：工人做的额外功$W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=660\ \mathrm{J}-600\ \mathrm{J}=60\ \mathrm{J}$，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组功与功率，有用功与额外功
【点评】
本题考查滑轮组的功和功率计算，关键是明确绳子段数，同时注意本题中有用功是克服摩擦力做功，而非克服重力做功，这是易错点。
【难度系数】
0.6
首先观察滑轮组的结构，确定承担拉力的绳子段数$n=2$，再结合滑轮组的功、功率相关公式逐一分析选项：
1. 绳子自由端移动距离可根据$s = ns_{\mathrm{物}}$计算，判断A选项；
2. 滑轮组对木箱做的功为克服摩擦力的有用功，利用$W_{\mathrm{有}}=fs_{\mathrm{物}}$计算，判断B选项；
3. 先计算工人拉力做的总功，再根据功率公式$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}$计算功率，判断C选项；
4. 额外功为总功与有用功的差值，计算后判断D选项。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：由图可知滑轮组承担拉力的绳子段数$n=2$，木箱移动距离$s_{\mathrm{物}}=3\ \mathrm{m}$，则绳子自由端移动距离$s = ns_{\mathrm{物}} = 2×3\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$，故A错误。
选项B：木箱匀速直线运动，滑轮组对木箱的拉力等于摩擦力$f=200\ \mathrm{N}$，滑轮组对木箱做的有用功$W_{\mathrm{有}}=fs_{\mathrm{物}}=200\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$，故B错误。
选项C：工人拉力做的总功$W_{\mathrm{总}}=Fs=110\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=660\ \mathrm{J}$，拉力做功的功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{660\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=330\ \mathrm{W}$，故C正确。
选项D：工人做的额外功$W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=660\ \mathrm{J}-600\ \mathrm{J}=60\ \mathrm{J}$，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组功与功率，有用功与额外功
【点评】
本题考查滑轮组的功和功率计算，关键是明确绳子段数，同时注意本题中有用功是克服摩擦力做功，而非克服重力做功，这是易错点。
【难度系数】
0.6
3. (★★)如图12.4-8所示,滑轮重小于物重(绳重、摩擦不计)。使用图甲所示滑轮最大的好处是
]
可以改变动力的方向
;用图甲和图乙所示滑轮匀速提升相同的重物升高不同的高度,则$F_{甲}\_\_\_\_\_\_F_{乙}$,机械效率$\eta_{甲}\_\_\_\_\_\_\eta_{乙}$。(后两空填“＞”“＜”或“=”)]答案
可以改变动力的方向
＞
＞
＞
＞
解析
【分析】
首先判断滑轮类型：甲为定滑轮，乙为动滑轮。定滑轮的核心特点是不省力但可改变动力方向；动滑轮能省力但费距离。
对于拉力大小：定滑轮（甲）不省力，$F_{甲}=G$；动滑轮（乙）在绳重、摩擦不计的情况下，$F_{乙}=\frac{G+G_{轮}}{2}$，已知滑轮重小于物重，因此$\frac{G+G_{轮}}{2}＜G$，可得$F_{甲}＞F_{乙}$。
对于机械效率：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，定滑轮（甲）的额外功为0（绳重、摩擦不计，轮重不产生额外功），所以$\eta_{甲}=100\%$；动滑轮（乙）需克服滑轮重做额外功，总功包含有用功和额外功，因此$\eta_{乙}＜100\%$，故$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【解析】
1. 甲图是定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用它最大的好处是可以改变动力的方向。
2. 比较拉力大小：
甲图定滑轮，绳重、摩擦不计，$F_{甲}=G$；
乙图动滑轮，绳重、摩擦不计，$F_{乙}=\frac{G+G_{轮}}{2}$，已知$G_{轮}＜G$，则$\frac{G+G_{轮}}{2}＜\frac{G+G}{2}=G$，因此$F_{甲}＞F_{乙}$。
3. 比较机械效率：
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，甲图定滑轮无额外功（绳重、摩擦不计，轮重不做功），所以$\eta_{甲}=100\%$；
乙图动滑轮提升重物时，需克服滑轮重做额外功，$W_{总}=W_{有用}+W_{额}=Gh+G_{轮}h$，因此$\eta_{乙}=\frac{Gh}{Gh+G_{轮}h}＜100\%$，故$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【答案】
可以改变动力的方向；＞；＞
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；机械效率比较
【点评】
本题考查定滑轮、动滑轮的特性及机械效率的比较，需明确定滑轮不省力但能改变力的方向，动滑轮省力但需克服滑轮重做额外功，额外功会降低机械效率。
【难度系数】
0.7
首先判断滑轮类型：甲为定滑轮，乙为动滑轮。定滑轮的核心特点是不省力但可改变动力方向；动滑轮能省力但费距离。
对于拉力大小：定滑轮（甲）不省力，$F_{甲}=G$；动滑轮（乙）在绳重、摩擦不计的情况下，$F_{乙}=\frac{G+G_{轮}}{2}$，已知滑轮重小于物重，因此$\frac{G+G_{轮}}{2}＜G$，可得$F_{甲}＞F_{乙}$。
对于机械效率：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，定滑轮（甲）的额外功为0（绳重、摩擦不计，轮重不产生额外功），所以$\eta_{甲}=100\%$；动滑轮（乙）需克服滑轮重做额外功，总功包含有用功和额外功，因此$\eta_{乙}＜100\%$，故$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【解析】
1. 甲图是定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用它最大的好处是可以改变动力的方向。
2. 比较拉力大小：
甲图定滑轮，绳重、摩擦不计，$F_{甲}=G$；
乙图动滑轮，绳重、摩擦不计，$F_{乙}=\frac{G+G_{轮}}{2}$，已知$G_{轮}＜G$，则$\frac{G+G_{轮}}{2}＜\frac{G+G}{2}=G$，因此$F_{甲}＞F_{乙}$。
3. 比较机械效率：
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，甲图定滑轮无额外功（绳重、摩擦不计，轮重不做功），所以$\eta_{甲}=100\%$；
乙图动滑轮提升重物时，需克服滑轮重做额外功，$W_{总}=W_{有用}+W_{额}=Gh+G_{轮}h$，因此$\eta_{乙}=\frac{Gh}{Gh+G_{轮}h}＜100\%$，故$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【答案】
可以改变动力的方向；＞；＞
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；机械效率比较
【点评】
本题考查定滑轮、动滑轮的特性及机械效率的比较，需明确定滑轮不省力但能改变力的方向，动滑轮省力但需克服滑轮重做额外功，额外功会降低机械效率。
【难度系数】
0.7
4. (★★)下列关于机械效率的说法正确的是【 】
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确机械效率的核心定义：机械效率是有用功与总功的比值，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，其高低仅由有用功和总功的比值决定，与机械是否省力、做功快慢、有用功的绝对多少均无直接关系。我们可以逐个分析选项：
1. 对于A选项，省力的机械通常需要做更多额外功，总功增大，有用功不变时机械效率会降低，因此省力与否和机械效率无关；
2. B选项中“做功快”是功率的物理意义，功率和机械效率是完全不同的物理量，二者没有直接联系；
3. C选项，仅有用功多，若总功更大，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高；
4. D选项完全符合机械效率的定义，比值越大，机械效率越高。
【解析】
对各选项逐一分析：
A选项：机械效率的高低与机械是否省力无关。例如动滑轮比定滑轮省力，但提升物体时需对动滑轮做额外功，其机械效率通常低于定滑轮，故A错误。
B选项：做功快慢是功率的物理意义，功率表示物体做功的快慢，机械效率表示有用功在总功中所占的比例，二者是不同的物理量，无直接联系，故B错误。
C选项：机械效率由有用功与总功的比值决定，仅有用功多，若总功也很大，其比值不一定大，机械效率不一定高，故C错误。
D选项：根据机械效率的定义$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，有用功与总功的比值越大，机械效率越高，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率的定义、功率与机械效率的区别
【点评】
本题考查对机械效率概念的理解，易混淆机械效率与省力情况、功率、有用功多少的关系，解题关键是明确机械效率的核心是有用功与总功的比值，与其他物理量无直接必然联系。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先明确机械效率的核心定义：机械效率是有用功与总功的比值，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，其高低仅由有用功和总功的比值决定，与机械是否省力、做功快慢、有用功的绝对多少均无直接关系。我们可以逐个分析选项：
1. 对于A选项，省力的机械通常需要做更多额外功，总功增大，有用功不变时机械效率会降低，因此省力与否和机械效率无关；
2. B选项中“做功快”是功率的物理意义，功率和机械效率是完全不同的物理量，二者没有直接联系；
3. C选项，仅有用功多，若总功更大，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高；
4. D选项完全符合机械效率的定义，比值越大，机械效率越高。
【解析】
对各选项逐一分析：
A选项：机械效率的高低与机械是否省力无关。例如动滑轮比定滑轮省力，但提升物体时需对动滑轮做额外功，其机械效率通常低于定滑轮，故A错误。
B选项：做功快慢是功率的物理意义，功率表示物体做功的快慢，机械效率表示有用功在总功中所占的比例，二者是不同的物理量，无直接联系，故B错误。
C选项：机械效率由有用功与总功的比值决定，仅有用功多，若总功也很大，其比值不一定大，机械效率不一定高，故C错误。
D选项：根据机械效率的定义$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，有用功与总功的比值越大，机械效率越高，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率的定义、功率与机械效率的区别
【点评】
本题考查对机械效率概念的理解，易混淆机械效率与省力情况、功率、有用功多少的关系，解题关键是明确机械效率的核心是有用功与总功的比值，与其他物理量无直接必然联系。
【难度系数】
0.6
5. (★★★)工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上。如图12.4-9所示,汽车车厢高度$h=1.5\ \mathrm{m}$,斜面长度$s=3\ \mathrm{m}$,现用力F沿斜面把重$G=1\ 800\ \mathrm{N}$的重物匀速拉到车上。若不计摩擦,拉力F为
]
900
N,若实际拉力$F'=1\ 200\ \mathrm{N}$,则该斜面的机械效率是75%
。]答案
900
75%
75%
解析
【分析】
首先，不计摩擦时，根据功的原理，使用斜面做的有用功（克服物体重力做的功）等于总功（拉力做的功），即$ Gh=Fs $，由此可推导求出拉力$ F $的大小；当考虑实际拉力时，先分别计算有用功和总功，再根据机械效率的公式$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算斜面的机械效率。
【解析】
1. 不计摩擦时，根据功的原理，有用功等于总功：
$ W_{有}=W_{总} $，即 $ Gh = Fs $
则拉力 $ F = \frac{Gh}{s} = \frac{1800\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m}}{3\ \mathrm{m}} = 900\ \mathrm{N} $
2. 当实际拉力 $ F'=1200\ \mathrm{N} $ 时：
有用功 $ W_{有}=Gh = 1800\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m} = 2700\ \mathrm{J} $
总功 $ W_{总}=F's = 1200\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 3600\ \mathrm{J} $
斜面的机械效率 $ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{2700\ \mathrm{J}}{3600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\% $
【答案】
900；75%
【知识点】
功的原理；机械效率计算
【点评】
本题考查斜面的功的原理和机械效率的计算，解题关键是理解不计摩擦时总功与有用功的关系，以及机械效率的定义，注意公式的正确应用和物理量的单位统一。
【难度系数】
0.6
首先，不计摩擦时，根据功的原理，使用斜面做的有用功（克服物体重力做的功）等于总功（拉力做的功），即$ Gh=Fs $，由此可推导求出拉力$ F $的大小；当考虑实际拉力时，先分别计算有用功和总功，再根据机械效率的公式$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $计算斜面的机械效率。
【解析】
1. 不计摩擦时，根据功的原理，有用功等于总功：
$ W_{有}=W_{总} $，即 $ Gh = Fs $
则拉力 $ F = \frac{Gh}{s} = \frac{1800\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m}}{3\ \mathrm{m}} = 900\ \mathrm{N} $
2. 当实际拉力 $ F'=1200\ \mathrm{N} $ 时：
有用功 $ W_{有}=Gh = 1800\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m} = 2700\ \mathrm{J} $
总功 $ W_{总}=F's = 1200\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 3600\ \mathrm{J} $
斜面的机械效率 $ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{2700\ \mathrm{J}}{3600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\% $
【答案】
900；75%
【知识点】
功的原理；机械效率计算
【点评】
本题考查斜面的功的原理和机械效率的计算，解题关键是理解不计摩擦时总功与有用功的关系，以及机械效率的定义，注意公式的正确应用和物理量的单位统一。
【难度系数】
0.6
6. (★★★)(双选)如图12.4-10所示,用滑轮组提升所受重力为900 N的物体A,滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12 m,同时物体A被竖直匀速提升了4 m,用时40 s,滑轮组的额外功是400 J。下列说法正确的是【 】
A.动滑轮所受的重力为100 N
B.物体A上升的速度是0.3 m/s
C.拉力F的功率是100 W
D.滑轮组的机械效率是90%
A.动滑轮所受的重力为100 N
B.物体A上升的速度是0.3 m/s
C.拉力F的功率是100 W
D.滑轮组的机械效率是90%
答案
CD
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要逐个分析每个选项，结合滑轮组的速度、功、功率、机械效率的相关公式进行判断：
1. 对于动滑轮重力：额外功的来源不仅包括动滑轮自重的功，还可能有绳重和摩擦的功，题目未说明忽略绳重和摩擦，因此不能直接用额外功计算动滑轮重力；
2. 物体上升速度：根据速度公式$v=\frac{h}{t}$，代入物体上升高度和时间计算；
3. 拉力的功率：先计算有用功，再结合额外功得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}$计算；
4. 机械效率：用有用功与总功的比值计算机械效率。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
选项A：
额外功的产生原因包括动滑轮自重、绳重和摩擦，题目中未说明忽略绳重和摩擦，因此无法仅通过额外功计算动滑轮的重力，故A错误。
选项B：
物体A上升的速度$ v = \frac{h}{t} = \frac{4\ \mathrm{m}}{40\ \mathrm{s}} = 0.1\ \mathrm{m/s} $，并非0.3 m/s，故B错误。
选项C：
首先计算有用功：$ W_{\mathrm{有}} = G_A h = 900\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m} = 3600\ \mathrm{J} $
总功$ W_{\mathrm{总}} = W_{\mathrm{有}} + W_{\mathrm{额}} = 3600\ \mathrm{J} + 400\ \mathrm{J} = 4000\ \mathrm{J} $
拉力F的功率$ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{4000\ \mathrm{J}}{40\ \mathrm{s}} = 100\ \mathrm{W} $，故C正确。
选项D：
滑轮组的机械效率$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{3600\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}} × 100\% = 90\% $，故D正确。
【答案】
CD
【知识点】
滑轮组的机械效率、功率的计算、速度的计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的速度、功、功率、机械效率的计算，关键是明确额外功的组成，不能忽略绳重和摩擦的影响，同时要熟练掌握各物理量的计算公式，注意公式的适用条件。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们需要逐个分析每个选项，结合滑轮组的速度、功、功率、机械效率的相关公式进行判断：
1. 对于动滑轮重力：额外功的来源不仅包括动滑轮自重的功，还可能有绳重和摩擦的功，题目未说明忽略绳重和摩擦，因此不能直接用额外功计算动滑轮重力；
2. 物体上升速度：根据速度公式$v=\frac{h}{t}$，代入物体上升高度和时间计算；
3. 拉力的功率：先计算有用功，再结合额外功得到总功，最后用功率公式$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}$计算；
4. 机械效率：用有用功与总功的比值计算机械效率。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
选项A：
额外功的产生原因包括动滑轮自重、绳重和摩擦，题目中未说明忽略绳重和摩擦，因此无法仅通过额外功计算动滑轮的重力，故A错误。
选项B：
物体A上升的速度$ v = \frac{h}{t} = \frac{4\ \mathrm{m}}{40\ \mathrm{s}} = 0.1\ \mathrm{m/s} $，并非0.3 m/s，故B错误。
选项C：
首先计算有用功：$ W_{\mathrm{有}} = G_A h = 900\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m} = 3600\ \mathrm{J} $
总功$ W_{\mathrm{总}} = W_{\mathrm{有}} + W_{\mathrm{额}} = 3600\ \mathrm{J} + 400\ \mathrm{J} = 4000\ \mathrm{J} $
拉力F的功率$ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{4000\ \mathrm{J}}{40\ \mathrm{s}} = 100\ \mathrm{W} $，故C正确。
选项D：
滑轮组的机械效率$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{3600\ \mathrm{J}}{4000\ \mathrm{J}} × 100\% = 90\% $，故D正确。
【答案】
CD
【知识点】
滑轮组的机械效率、功率的计算、速度的计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的速度、功、功率、机械效率的计算，关键是明确额外功的组成，不能忽略绳重和摩擦的影响，同时要熟练掌握各物理量的计算公式，注意公式的适用条件。
【难度系数】
0.6
7. (★★★)(双选)小华用如图12.4-11所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,人对绳子竖直向下的拉力恒为F。下列说法正确的是【 】
A.拉力F的功率为$\boldsymbol{\dfrac{2Fh}{t}}$
B.额外功为$(2F-G)h$
C.滑轮组的机械效率为$\boldsymbol{\dfrac{G}{3F}}$
D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大
A.拉力F的功率为$\boldsymbol{\dfrac{2Fh}{t}}$
B.额外功为$(2F-G)h$
C.滑轮组的机械效率为$\boldsymbol{\dfrac{G}{3F}}$
D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大
答案
AB
解析
【分析】
首先确定滑轮组中承担物重的绳子段数$ n=2 $，绳子自由端移动距离$ s=2h $。然后根据功、功率、机械效率的相关公式，逐一分析各选项：
1. 拉力的功率需先计算总功，再结合功率公式判断；
2. 额外功等于总功减去有用功，分别算出总功和有用功后即可推导；
3. 机械效率是有用功与总功的比值，代入公式化简后判断；
4. 分析机械效率的影响因素，看其是否与提升高度$ h $有关。
【解析】
由图可知，滑轮组中承担物重的绳子段数$ n=2 $，则绳子自由端移动的距离$ s=2h $。
选项A：拉力做的总功$ W_{\mathrm{总}}=Fs=F×2h=2Fh $，拉力的功率$ P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{2Fh}{t} $，故A正确；
选项B：有用功$ W_{\mathrm{有}}=Gh $，额外功$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=2Fh-Gh=(2F-G)h $，故B正确；
选项C：滑轮组的机械效率$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{2Fh}=\frac{G}{2F} $，并非$ \frac{G}{3F} $，故C错误；
选项D：由$ \eta=\frac{G}{2F} $可知，机械效率与提升高度$ h $无关，不会随$ h $的增大而增大，故D错误。
综上，正确答案为AB。
【答案】
AB
【知识点】
滑轮组的功；功率计算；机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的综合计算，关键是准确判断承担物重的绳子段数，熟练掌握相关公式并能灵活推导，注意机械效率的影响因素，避免误以为提升高度会影响机械效率。
【难度系数】
0.6
首先确定滑轮组中承担物重的绳子段数$ n=2 $，绳子自由端移动距离$ s=2h $。然后根据功、功率、机械效率的相关公式，逐一分析各选项：
1. 拉力的功率需先计算总功，再结合功率公式判断；
2. 额外功等于总功减去有用功，分别算出总功和有用功后即可推导；
3. 机械效率是有用功与总功的比值，代入公式化简后判断；
4. 分析机械效率的影响因素，看其是否与提升高度$ h $有关。
【解析】
由图可知，滑轮组中承担物重的绳子段数$ n=2 $，则绳子自由端移动的距离$ s=2h $。
选项A：拉力做的总功$ W_{\mathrm{总}}=Fs=F×2h=2Fh $，拉力的功率$ P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{2Fh}{t} $，故A正确；
选项B：有用功$ W_{\mathrm{有}}=Gh $，额外功$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=2Fh-Gh=(2F-G)h $，故B正确；
选项C：滑轮组的机械效率$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{2Fh}=\frac{G}{2F} $，并非$ \frac{G}{3F} $，故C错误；
选项D：由$ \eta=\frac{G}{2F} $可知，机械效率与提升高度$ h $无关，不会随$ h $的增大而增大，故D错误。
综上，正确答案为AB。
【答案】
AB
【知识点】
滑轮组的功；功率计算；机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的综合计算，关键是准确判断承担物重的绳子段数，熟练掌握相关公式并能灵活推导，注意机械效率的影响因素，避免误以为提升高度会影响机械效率。
【难度系数】
0.6
8. (★★★)用图12.4-12所示装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做
(2)第4次实验时所做的有用功为
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越
(4)用滑轮组提升重物时,下列选项可提高机械效率的是
A. 换用更轻的动滑轮
B. 加快提升重物的速度
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做
匀速直线
运动。第1次实验时,钩码上升的时间为3 s,此过程中,绳子自由端上升的速度为0.05
$\mathrm{m/s}$。(2)第4次实验时所做的有用功为
0.3
J,滑轮组的机械效率是80
%。(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越
大
(填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关
(填“有关”或“无关”)。(4)用滑轮组提升重物时,下列选项可提高机械效率的是
A
(填字母)。A. 换用更轻的动滑轮
B. 加快提升重物的速度
答案
匀速直线
0.05
0.3
80
大
无关
A
0.05
0.3
80
大
无关
A
解析
【分析】
1. 第(1)问：实验中需让钩码做匀速直线运动，此时钩码受力平衡，弹簧测力计的示数等于拉力大小。计算绳子自由端速度时，先确定滑轮组的绳子段数，根据绳子自由端移动距离与钩码上升高度的关系算出移动距离，再用速度公式计算速度。
2. 第(2)问：有用功根据公式$W_{有}=Gh$计算，机械效率利用$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%$计算，其中绳子自由端移动距离$s=nh$（$n$为绳子段数）。
3. 第(3)问：分析1、2、4次数据时，控制滑轮组相同，通过改变重物重力，观察机械效率的变化规律；分析2、3次数据时，控制重物重力和滑轮组相同，改变钩码上升高度，根据机械效率是否变化得出结论。
4. 第(4)问：根据机械效率的影响因素分析，额外功主要来自动滑轮重力，换更轻的动滑轮可减少额外功，提高机械效率；提升速度不影响有用功与总功的比值，因此不影响机械效率。
【解析】
(1) 实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动，此时钩码受力平衡，弹簧测力计示数等于拉力。由装置可知滑轮组绳子段数$n=3$，第1次实验中钩码上升高度$h=0.05m$，则绳子自由端移动距离$s=nh=3×0.05m=0.15m$，此过程中绳子自由端上升的速度$v=\frac{s}{t}=\frac{0.15m}{3s}=0.05m/s$。
(2) 第4次实验时，有用功$W_{有}=Gh=3N×0.1m=0.3J$；总功$W_{总}=Fs=1.25N×0.3m=0.375J$，滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.3J}{0.375J}×100\%=80\%$。
(3) 分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，钩码上升高度不同但机械效率相同，说明滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4) A选项：换用更轻的动滑轮，减少了额外功，在有用功不变时，总功减小，机械效率提高；B选项：加快提升重物的速度，有用功和额外功均不变，机械效率不变。故选A。
【答案】
(1) 匀速直线；0.05
(2) 0.3；80
(3) 大；无关
(4) A
【知识点】
滑轮组机械效率测量；机械效率影响因素；有用功与总功计算
【点评】
本题是滑轮组机械效率的典型实验题，涵盖实验操作要点、机械效率计算及影响因素探究，需熟练掌握相关公式应用和控制变量法的运用，对理解机械效率的本质有重要意义。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：实验中需让钩码做匀速直线运动，此时钩码受力平衡，弹簧测力计的示数等于拉力大小。计算绳子自由端速度时，先确定滑轮组的绳子段数，根据绳子自由端移动距离与钩码上升高度的关系算出移动距离，再用速度公式计算速度。
2. 第(2)问：有用功根据公式$W_{有}=Gh$计算，机械效率利用$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%$计算，其中绳子自由端移动距离$s=nh$（$n$为绳子段数）。
3. 第(3)问：分析1、2、4次数据时，控制滑轮组相同，通过改变重物重力，观察机械效率的变化规律；分析2、3次数据时，控制重物重力和滑轮组相同，改变钩码上升高度，根据机械效率是否变化得出结论。
4. 第(4)问：根据机械效率的影响因素分析，额外功主要来自动滑轮重力，换更轻的动滑轮可减少额外功，提高机械效率；提升速度不影响有用功与总功的比值，因此不影响机械效率。
【解析】
(1) 实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动，此时钩码受力平衡，弹簧测力计示数等于拉力。由装置可知滑轮组绳子段数$n=3$，第1次实验中钩码上升高度$h=0.05m$，则绳子自由端移动距离$s=nh=3×0.05m=0.15m$，此过程中绳子自由端上升的速度$v=\frac{s}{t}=\frac{0.15m}{3s}=0.05m/s$。
(2) 第4次实验时，有用功$W_{有}=Gh=3N×0.1m=0.3J$；总功$W_{总}=Fs=1.25N×0.3m=0.375J$，滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.3J}{0.375J}×100\%=80\%$。
(3) 分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，钩码上升高度不同但机械效率相同，说明滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4) A选项：换用更轻的动滑轮，减少了额外功，在有用功不变时，总功减小，机械效率提高；B选项：加快提升重物的速度，有用功和额外功均不变，机械效率不变。故选A。
【答案】
(1) 匀速直线；0.05
(2) 0.3；80
(3) 大；无关
(4) A
【知识点】
滑轮组机械效率测量；机械效率影响因素；有用功与总功计算
【点评】
本题是滑轮组机械效率的典型实验题，涵盖实验操作要点、机械效率计算及影响因素探究，需熟练掌握相关公式应用和控制变量法的运用，对理解机械效率的本质有重要意义。
【难度系数】
0.6
