4. 用如图所示的滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，绳子的自由端被拉下1m。在此过程中，下列说法错误的是()。


A.人用的拉力所做的总功为200J
B.滑轮组提升货物所做的有用功为100J
C.额外功为50J
D.滑轮组的机械效率为75％

B

由图知，滑轮组绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=1m，物体上升高度h=s/n=0.5m。总功W总=Fs=200N×1m=200J，A正确。有用功W有=Gh=300N×0.5m=150J，B错误。额外功W额=W总-W有=200J-150J=50J，C正确。机械效率η=W有/W总=150J/200J=75%，D正确。

5. 如图所示，重100N的物体在40N的拉力F作用下，5s内水平匀速运动了10m，物体与地面间的摩擦力为50N。若忽略绳子和滑轮所受的重力，则()。


A.拉力F做功为400J
B.有用功的功率为100W
C.该滑轮组的机械效率为80％
D.绳子自由端移动的速度为2m/s

B

滑轮组动滑轮上绳子段数$n=2$，
拉力$F$移动的距离：$s_{绳} = 2× 10\mathrm{m}=20\mathrm{m}$，
拉力$F$做功：$W_{总}=Fs_{绳}=40\mathrm{N}× 20\mathrm{m}=800\mathrm{J}$，故A选项错误。
有用功是对物体做的功，即克服物体与地面间的摩擦力做的功，
$W_{有}=fs_{物}=50\mathrm{N}× 10\mathrm{m}=500\mathrm{J}$，
有用功的功率：$P=\frac{W_{有}}{t}=\frac{500\mathrm{J}}{5\mathrm{s}} = 100\mathrm{W}$，故B选项正确。
滑轮组的机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%=\frac{500\mathrm{J}}{800\mathrm{J}}× 100\% = 62.5\%$，故C选项错误。
物体移动速度：$v_{物}=\frac{s_{物}}{t}=\frac{10\mathrm{m}}{5\mathrm{s}} = 2\mathrm{m/s}$，
绳子自由端移动速度：$v_{绳}=2v_{物}=4\mathrm{m/s}$，故D选项错误。

6. 如图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重9×10³N的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×10³N，拉力F的功率和滑轮组的机械效率分别是()。


A.1.5×10³W 75％
B.1.5×10⁴W 60％
C.4.5×10⁴W 45％
D.5×10³W 60％

B

由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=3。
1. 拉力端移动距离：s=nh=3×1m=3m。
2. 拉力做的总功：W_总=Fs=5×10³N×3m=1.5×10⁴J。
3. 拉力F的功率：P=W_总/t=1.5×10⁴J/1s=1.5×10⁴W。
4. 有用功：W_有=Gh=9×10³N×1m=9×10³J。
5. 机械效率：η=W_有/W_总×100%=9×10³J/1.5×10⁴J×100%=60%。

7. 用如图甲所示的动滑轮提升总质量为68kg的某建筑材料。工人竖直向上拉动绳子的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F所做的功W随时间t的变化关系如图乙所示。g取10N/kg。下列说法正确的是()。


A.绳子自由端的拉力F大小为40N
B.绳子自由端拉力做功的功率为800W
C.动滑轮所受的重力是160N
D.用该滑轮提升该建筑材料时的机械效率为85％

D

1. 物体重力：$G = mg = 68kg × 10N/kg = 680N$；
2. 绳子自由端速度：动滑轮$n=2$，$v_{绳}=2v_{物}=2 × 0.1m/s=0.2m/s$；
3. 总功率：由图乙，$t=100s$时$W=8 × 10^3J$，$P_{总}=\frac{W}{t}=\frac{8000J}{100s}=80W$，B错误；
4. 拉力$F$：$P_{总}=Fv_{绳}$，$F=\frac{P_{总}}{v_{绳}}=\frac{80W}{0.2m/s}=400N$，A错误；
5. 动滑轮重力：$F=\frac{G+G_{动}}{n}$，$G_{动}=2F - G=2 × 400N - 680N=120N$，C错误；
6. 机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{G}{2F}=\frac{680N}{2 × 400N}=85\%$，D正确。

8. 某实验小组做了测量滑轮组机械效率的实验，部分实验数据如表格所示。


(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为N。
(2)第2次实验时，有用功为J，滑轮组的机械效率是。
(3)分析第1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受的重力越(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析第3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与重物上升的高度(选填“有关”或“无关”)。

（1）匀速直线；0.6
（2）0.075；62.5%
（3）大；无关

【解析】
(1) 实验过程中，只有让钩码竖直向上做匀速直线运动，钩码受力平衡，弹簧测力计的示数才等于拉力大小；由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为0.6N。
(2) 第2次实验的有用功：$ W_{有}=Gh=1.5N×0.05m=0.075J $；总功：$ W_{总}=Fs=0.8N×0.15m=0.12J $，滑轮组的机械效率：$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.075J}{0.12J}×100\%=62.5\% $。
(3) 分析第1、2、3次实验数据，物重越大，机械效率越高，可知使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越大，滑轮组机械效率越高；第3、4次实验，物重相同，提升高度不同，机械效率相同，说明滑轮组的机械效率与重物上升的高度无关。
【答案】
(1) 匀速直线；0.6
(2) 0.075；62.5%
(3) 大；无关
【知识点】
滑轮组机械效率测量；机械效率计算；影响机械效率的因素
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的测量展开，涵盖实验操作要点、机械效率的计算以及对影响因素的探究，是力学实验的典型考题，注重对实验原理和数据分析能力的考查。
【难度系数】
0.6