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5. 提高机械效率可充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要意义。某科技创新小组根据生活经验，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。
猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮和物体的质量的绳子段数有关；
猜想2：提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率越高；
猜想3：物体提升的高度越高，滑轮组的机械效率越高。
小李利用甲、乙滑轮组进行实验探究（如图所示），每个滑轮质量相等，实验得到的数据如下表所示。
(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高。
（2）第3次实验数据是用滑轮组（选填“甲”或“乙”）做的实验，判断的依据是。
(3)第5次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是(精确到0.1%)。
(4)分析次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与承担滑轮和物体的质量的绳子段数无关；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与无关。
(5)综合分析实验数据，发现在滑轮组一定时，提升的物体的质量越，机械效率越高。
猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮和物体的质量的绳子段数有关；
猜想2：提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率越高；
猜想3：物体提升的高度越高，滑轮组的机械效率越高。
小李利用甲、乙滑轮组进行实验探究（如图所示），每个滑轮质量相等，实验得到的数据如下表所示。
(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高。
（2）第3次实验数据是用滑轮组（选填“甲”或“乙”）做的实验，判断的依据是。
(3)第5次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是(精确到0.1%)。
(4)分析次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与承担滑轮和物体的质量的绳子段数无关；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与无关。
(5)综合分析实验数据，发现在滑轮组一定时，提升的物体的质量越，机械效率越高。
答案
匀速
甲
题表中记录的s是h的3倍
0.04
66.7\%
1、5
物体提升的高度
大
甲
题表中记录的s是h的3倍
0.04
66.7\%
1、5
物体提升的高度
大
解析
【解析】
(1) 实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高，此时钩码处于平衡状态，拉力与重力平衡，弹簧测力计示数稳定，便于准确读数。
(2) 第3次实验中，绳子自由端移动距离$ s=0.15m $，钩码提升高度$ h=0.05m $，满足$ s=3h $，即承担动滑轮和物体的绳子段数$ n=3 $；甲滑轮组承担物重的绳子段数为3，乙为4，因此是用滑轮组甲做的实验。
(3) 第5次实验的有用功：$ W_{有}=Gh=mgh=0.02kg×10N/kg×0.2m=0.04J $；总功$ W_{总}=Fs=0.12N×0.5m=0.06J $，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.04J}{0.06J}×100\%\approx66.7\% $。
(4) 分析1、5次实验数据，提升物体的质量、高度相同，承担动滑轮和物体的绳子段数不同，机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与承担滑轮和物体的质量的绳子段数无关；分析3、4次实验数据，提升物体的质量、绳子段数相同，提升高度不同，机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关。
(5) 综合实验数据可知，在滑轮组一定时，提升的物体的质量越大，机械效率越高。
【答案】
(1) 匀速
(2) 甲；题表中记录的s是h的3倍
(3) 0.04；66.7%
(4) 1、5；物体提升的高度
(5) 大
【知识点】
滑轮组机械效率探究；控制变量法；有用功与总功计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，涵盖实验操作规范、实验装置判断、机械效率计算及影响因素分析，重点考查控制变量法的应用，需熟练掌握机械效率相关公式及实验数据分析方法，对理解机械效率的影响因素有重要意义。
【难度系数】
0.6
(1) 实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高，此时钩码处于平衡状态，拉力与重力平衡，弹簧测力计示数稳定，便于准确读数。
(2) 第3次实验中，绳子自由端移动距离$ s=0.15m $，钩码提升高度$ h=0.05m $，满足$ s=3h $，即承担动滑轮和物体的绳子段数$ n=3 $；甲滑轮组承担物重的绳子段数为3，乙为4，因此是用滑轮组甲做的实验。
(3) 第5次实验的有用功：$ W_{有}=Gh=mgh=0.02kg×10N/kg×0.2m=0.04J $；总功$ W_{总}=Fs=0.12N×0.5m=0.06J $，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.04J}{0.06J}×100\%\approx66.7\% $。
(4) 分析1、5次实验数据，提升物体的质量、高度相同，承担动滑轮和物体的绳子段数不同，机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与承担滑轮和物体的质量的绳子段数无关；分析3、4次实验数据，提升物体的质量、绳子段数相同，提升高度不同，机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关。
(5) 综合实验数据可知，在滑轮组一定时，提升的物体的质量越大，机械效率越高。
【答案】
(1) 匀速
(2) 甲；题表中记录的s是h的3倍
(3) 0.04；66.7%
(4) 1、5；物体提升的高度
(5) 大
【知识点】
滑轮组机械效率探究；控制变量法；有用功与总功计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，涵盖实验操作规范、实验装置判断、机械效率计算及影响因素分析，重点考查控制变量法的应用，需熟练掌握机械效率相关公式及实验数据分析方法，对理解机械效率的影响因素有重要意义。
【难度系数】
0.6
6. 用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用$\eta_{甲}$、$\eta_{乙}$表示甲、乙两滑轮组的机械效率，$W_{甲}$、$W_{乙}$表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则()
A.$\eta_{甲}=\eta_{乙}$，$W_{甲}=W_{乙}$
B.$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$，$W_{甲}＞W_{乙}$
C.$\eta_{甲}＜\eta_{乙}$，$W_{甲}＜W_{乙}$
D.$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$，$W_{甲}＜W_{乙}$
A.$\eta_{甲}=\eta_{乙}$，$W_{甲}=W_{乙}$
B.$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$，$W_{甲}＞W_{乙}$
C.$\eta_{甲}＜\eta_{乙}$，$W_{甲}＜W_{乙}$
D.$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$，$W_{甲}＜W_{乙}$
答案
A
解析
【解析】
不计绳重与摩擦，将相同物体匀速提升相同高度，有用功$W_{有}=Gh$，因此甲、乙的有用功相等；
甲、乙滑轮组的动滑轮完全相同，提升高度相同，额外功$W_{额}=G_{动}h$，因此甲、乙的额外功相等；
总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，故$W_{甲}=W_{乙}$；
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，有用功和总功均相等，所以$\eta_{甲}=\eta_{乙}$，因此选A。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组机械效率，有用功与额外功
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的比较，关键是明确不计绳重和摩擦时，额外功仅来自动滑轮重力，结合有用功、总功与机械效率的关系分析即可。
【难度系数】
0.6
不计绳重与摩擦，将相同物体匀速提升相同高度，有用功$W_{有}=Gh$，因此甲、乙的有用功相等；
甲、乙滑轮组的动滑轮完全相同，提升高度相同，额外功$W_{额}=G_{动}h$，因此甲、乙的额外功相等；
总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，故$W_{甲}=W_{乙}$；
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，有用功和总功均相等，所以$\eta_{甲}=\eta_{乙}$，因此选A。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组机械效率，有用功与额外功
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的比较，关键是明确不计绳重和摩擦时，额外功仅来自动滑轮重力，结合有用功、总功与机械效率的关系分析即可。
【难度系数】
0.6
7. (2024·北京中考)(多选)用某滑轮组提升物体时，绳子自由端拉力做的功随时间变化的关系如图所示，在20 s内绳子自由端竖直匀速移动16 m，物体竖直匀速上升4 m。已知动滑轮重100 N，提升的物体重800 N。关于该过程，下列说法正确的是()
A.绳子自由端拉力的功率为200 W
B.额外功为400 J
C.绳子自由端拉力的大小为250 N
D.滑轮组的机械效率约为88.9%
A.绳子自由端拉力的功率为200 W
B.额外功为400 J
C.绳子自由端拉力的大小为250 N
D.滑轮组的机械效率约为88.9%
答案
AC
解析
【解析】
1. 由图像可知，20s内绳子自由端拉力做的总功$ W_{\mathrm{总}}=4×10^{3}\mathrm{J}=4000\mathrm{J} $。
2. 分析选项A：
绳子自由端拉力的功率$ P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{4000\mathrm{J}}{20\mathrm{s}}=200\mathrm{W} $，A正确。
3. 分析选项B：
有用功$ W_{\mathrm{有}}=Gh=800\mathrm{N}×4\mathrm{m}=3200\mathrm{J} $，额外功$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=4000\mathrm{J}-3200\mathrm{J}=800\mathrm{J} $，B错误。
4. 分析选项C：
由$ W_{\mathrm{总}}=Fs $得，绳子自由端拉力$ F=\frac{W_{\mathrm{总}}}{s}=\frac{4000\mathrm{J}}{16\mathrm{m}}=250\mathrm{N} $，C正确。
5. 分析选项D：
滑轮组的机械效率$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{3200\mathrm{J}}{4000\mathrm{J}}×100\%=80\% $，D错误。
【答案】
AC
【知识点】
滑轮组功率计算；额外功与机械效率；滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的功、功率、机械效率的综合计算，需熟练掌握相关公式，区分有用功、总功、额外功的关系，注意额外功不仅包括克服动滑轮重力的功，还包含克服摩擦等的功。
【难度系数】
0.6
1. 由图像可知，20s内绳子自由端拉力做的总功$ W_{\mathrm{总}}=4×10^{3}\mathrm{J}=4000\mathrm{J} $。
2. 分析选项A：
绳子自由端拉力的功率$ P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{4000\mathrm{J}}{20\mathrm{s}}=200\mathrm{W} $，A正确。
3. 分析选项B：
有用功$ W_{\mathrm{有}}=Gh=800\mathrm{N}×4\mathrm{m}=3200\mathrm{J} $，额外功$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=4000\mathrm{J}-3200\mathrm{J}=800\mathrm{J} $，B错误。
4. 分析选项C：
由$ W_{\mathrm{总}}=Fs $得，绳子自由端拉力$ F=\frac{W_{\mathrm{总}}}{s}=\frac{4000\mathrm{J}}{16\mathrm{m}}=250\mathrm{N} $，C正确。
5. 分析选项D：
滑轮组的机械效率$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{3200\mathrm{J}}{4000\mathrm{J}}×100\%=80\% $，D错误。
【答案】
AC
【知识点】
滑轮组功率计算；额外功与机械效率；滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的功、功率、机械效率的综合计算，需熟练掌握相关公式，区分有用功、总功、额外功的关系，注意额外功不仅包括克服动滑轮重力的功，还包含克服摩擦等的功。
【难度系数】
0.6
