5. 如题5图所示的滑轮组中,动滑轮重$1$N,小强用$6$N的拉力$F$通过该滑轮组匀速拉起重$10$N的物体,物体沿竖直方向上升$0.4$m。此过程中,额外功和机械效率分别是()。

A.$0.4$J,$83.3\%$
B.$0.8$J,$91.7\%$
C.$0.8$J,$83.3\%$
D.$0.4$J,$91.7\%$
A.$0.4$J,$83.3\%$
B.$0.8$J,$91.7\%$
C.$0.8$J,$83.3\%$
D.$0.4$J,$91.7\%$
答案
C
解析
【解析】
1. 计算有用功:$W_{有}=Gh=10\,\mathrm{N} × 0.4\,\mathrm{m}=4\,\mathrm{J}$
2. 由图可知,滑轮组绳子段数$n=2$,则绳子自由端移动距离$s=nh=2 × 0.4\,\mathrm{m}=0.8\,\mathrm{m}$
3. 计算总功:$W_{总}=Fs=6\,\mathrm{N} × 0.8\,\mathrm{m}=4.8\,\mathrm{J}$
4. 计算额外功:$W_{额}=W_{总}-W_{有}=4.8\,\mathrm{J}-4\,\mathrm{J}=0.8\,\mathrm{J}$
5. 计算机械效率:$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{4\,\mathrm{J}}{4.8\,\mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$
综上,额外功为0.8J,机械效率为83.3%,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组额外功计算、滑轮组机械效率计算
【点评】
本题考查滑轮组的功与机械效率的计算,需准确确定绳子段数,明确有用功、总功、额外功的关系,熟练运用相关公式求解。
【难度系数】
0.6
1. 计算有用功:$W_{有}=Gh=10\,\mathrm{N} × 0.4\,\mathrm{m}=4\,\mathrm{J}$
2. 由图可知,滑轮组绳子段数$n=2$,则绳子自由端移动距离$s=nh=2 × 0.4\,\mathrm{m}=0.8\,\mathrm{m}$
3. 计算总功:$W_{总}=Fs=6\,\mathrm{N} × 0.8\,\mathrm{m}=4.8\,\mathrm{J}$
4. 计算额外功:$W_{额}=W_{总}-W_{有}=4.8\,\mathrm{J}-4\,\mathrm{J}=0.8\,\mathrm{J}$
5. 计算机械效率:$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{4\,\mathrm{J}}{4.8\,\mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$
综上,额外功为0.8J,机械效率为83.3%,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组额外功计算、滑轮组机械效率计算
【点评】
本题考查滑轮组的功与机械效率的计算,需准确确定绳子段数,明确有用功、总功、额外功的关系,熟练运用相关公式求解。
【难度系数】
0.6
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