5. 下图是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。小明每次向下拉动拉杆时，拉力为250 N，在0.4 s内使质量为20 kg的配重块匀速升高到40 cm后放手，让其自由落下(不计拉杆和绳的重力，g取10 N/kg)。
(1)求小明拉动拉力器的功率；
(2)求小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；
(3)求在小明锻炼过程中拉力器的机械效率。

解：
(1) 由图可知装置中的滑轮均为定滑轮，拉力移动的距离等于配重块上升的高度：
$s = h = 40\ \mathrm{cm} = 0.4\ \mathrm{m}$
拉力做的总功：
$W_{\mathrm{总}} = Fs = 250\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m} = 100\ \mathrm{J}$
小明拉动拉力器的功率：
$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{100\ \mathrm{J}}{0.4\ \mathrm{s}} = 250\ \mathrm{W}$
(2) 配重块的重力：
$G = mg = 20\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 200\ \mathrm{N}$
提升配重块做的有用功：
$W_{\mathrm{有}} = Gh = 200\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m} = 80\ \mathrm{J}$
不计拉杆和绳的重力，克服摩擦所做的功为额外功：
$W_{\mathrm{摩}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有}} = 100\ \mathrm{J} - 80\ \mathrm{J} = 20\ \mathrm{J}$
(3) 拉力器的机械效率：
$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{80\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{J}} × 100\% = 80\%$
答：(1) 小明拉动拉力器的功率为250 W；(2) 拉动过程中克服摩擦所做的功为20 J；(3) 拉力器的机械效率为80%。