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1.（2024·广安）房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体.如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为
80%
.如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有：①③
（填写序号）.①增加物体的重力；②增加提升物体的高度；③减小动滑轮的重力.答案
80% ①③
解析
【分析】首先确定滑轮组中承担物重的绳子段数，再利用机械效率公式计算；提高滑轮组机械效率需从有用功和额外功的变化分析，明确影响机械效率的因素。
【解析】
1. 确定滑轮组的绳子段数：由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数 $ n=2 $。
2. 计算有用功：$ W_{\mathrm{有}} = Gh = 800\,\mathrm{N} × 3\,\mathrm{m} = 2400\,\mathrm{J} $。
3. 计算绳子自由端移动的距离：$ s = nh = 2 × 3\,\mathrm{m} = 6\,\mathrm{m} $。
4. 计算总功：$ W_{\mathrm{总}} = Fs = 500\,\mathrm{N} × 6\,\mathrm{m} = 3000\,\mathrm{J} $。
5. 计算机械效率：$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{2400\,\mathrm{J}}{3000\,\mathrm{J}} × 100\% = 80\% $。
6. 分析提高机械效率的措施：不计绳重和摩擦时，滑轮组机械效率 $ \eta = \frac{G}{G+G_{\mathrm{动}}} $，增加物体重力（增大有用功占比）、减小动滑轮重力（减小额外功）均可提高机械效率；提升物体高度不影响机械效率，故选①③。
【答案】80% ①③
【知识点】滑轮组机械效率、提高机械效率的方法
【点评】本题考查滑轮组机械效率的计算及提高机械效率的措施，关键是确定承担物重的绳子段数，理解机械效率的影响因素，属于基础应用题型。
【难度系数】0.6
【解析】
1. 确定滑轮组的绳子段数：由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数 $ n=2 $。
2. 计算有用功：$ W_{\mathrm{有}} = Gh = 800\,\mathrm{N} × 3\,\mathrm{m} = 2400\,\mathrm{J} $。
3. 计算绳子自由端移动的距离：$ s = nh = 2 × 3\,\mathrm{m} = 6\,\mathrm{m} $。
4. 计算总功：$ W_{\mathrm{总}} = Fs = 500\,\mathrm{N} × 6\,\mathrm{m} = 3000\,\mathrm{J} $。
5. 计算机械效率：$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{2400\,\mathrm{J}}{3000\,\mathrm{J}} × 100\% = 80\% $。
6. 分析提高机械效率的措施：不计绳重和摩擦时，滑轮组机械效率 $ \eta = \frac{G}{G+G_{\mathrm{动}}} $，增加物体重力（增大有用功占比）、减小动滑轮重力（减小额外功）均可提高机械效率；提升物体高度不影响机械效率，故选①③。
【答案】80% ①③
【知识点】滑轮组机械效率、提高机械效率的方法
【点评】本题考查滑轮组机械效率的计算及提高机械效率的措施，关键是确定承担物重的绳子段数，理解机械效率的影响因素，属于基础应用题型。
【难度系数】0.6
2. 建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示,在匀速起吊重 $4.2× 10^{3}\ \mathrm{N}$ 的物体时,物体5 s内上升了6 m,此过程中有用功为
2.52×10⁴
J,钢丝绳移动的速度为 3.6
m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为 1.08×10⁴
J,拉力F为 2 000
N,其功率为 7.2×10³
W.答案
2.52×10⁴ 3.6 1.08×10⁴ 2 000 7.2×10³
解析
【分析】
要解决这道题，首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$；再根据有用功公式$W_{有}=Gh$计算有用功；利用$s=nh$算出钢丝绳移动距离，结合时间求速度；通过机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$算出总功，进而得到额外功；最后用总功公式$W_{总}=Fs$求拉力，用$P=\frac{W_{总}}{t}$或$P=Fv$求功率，每一步紧扣相关物理公式即可。
【解析】
1. 有用功：根据公式 $ W_{\mathrm{有}} = Gh $，代入数据得 $ W_{\mathrm{有}} = 4.2 × 10^3\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m} = 2.52 × 10^4\ \mathrm{J} $；
2. 由图可知，滑轮组中承担物重的绳子段数 $ n=3 $，钢丝绳移动的距离 $ s = nh = 3 × 6\ \mathrm{m} = 18\ \mathrm{m} $，则钢丝绳移动的速度 $ v = \frac{s}{t} = \frac{18\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}} = 3.6\ \mathrm{m/s} $；
3. 已知机械效率 $ \eta = 70\% $，由 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} $ 得总功 $ W_{\mathrm{总}} = \frac{W_{\mathrm{有}}}{\eta} = \frac{2.52 × 10^4\ \mathrm{J}}{70\%} = 3.6 × 10^4\ \mathrm{J} $，额外功 $ W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有}} = 3.6 × 10^4\ \mathrm{J} - 2.52 × 10^4\ \mathrm{J} = 1.08 × 10^4\ \mathrm{J} $；
4. 由 $ W_{\mathrm{总}} = Fs $ 得拉力 $ F = \frac{W_{\mathrm{总}}}{s} = \frac{3.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{18\ \mathrm{m}} = 2000\ \mathrm{N} $；
5. 拉力的功率 $ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{3.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{s}} = 7.2 × 10^3\ \mathrm{W} $（或用 $ P = Fv = 2000\ \mathrm{N} × 3.6\ \mathrm{m/s} = 7.2 × 10^3\ \mathrm{W} $）。
【答案】
2.52×10⁴；3.6；1.08×10⁴；2000；7.2×10³
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、速度与功率计算
【点评】
本题围绕滑轮组的相关物理量展开计算，核心是确定承担物重的绳子段数，熟练运用功、机械效率、速度、功率的基本公式即可顺利求解，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$；再根据有用功公式$W_{有}=Gh$计算有用功；利用$s=nh$算出钢丝绳移动距离，结合时间求速度；通过机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$算出总功，进而得到额外功；最后用总功公式$W_{总}=Fs$求拉力，用$P=\frac{W_{总}}{t}$或$P=Fv$求功率，每一步紧扣相关物理公式即可。
【解析】
1. 有用功：根据公式 $ W_{\mathrm{有}} = Gh $，代入数据得 $ W_{\mathrm{有}} = 4.2 × 10^3\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m} = 2.52 × 10^4\ \mathrm{J} $；
2. 由图可知，滑轮组中承担物重的绳子段数 $ n=3 $，钢丝绳移动的距离 $ s = nh = 3 × 6\ \mathrm{m} = 18\ \mathrm{m} $，则钢丝绳移动的速度 $ v = \frac{s}{t} = \frac{18\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}} = 3.6\ \mathrm{m/s} $；
3. 已知机械效率 $ \eta = 70\% $，由 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} $ 得总功 $ W_{\mathrm{总}} = \frac{W_{\mathrm{有}}}{\eta} = \frac{2.52 × 10^4\ \mathrm{J}}{70\%} = 3.6 × 10^4\ \mathrm{J} $，额外功 $ W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有}} = 3.6 × 10^4\ \mathrm{J} - 2.52 × 10^4\ \mathrm{J} = 1.08 × 10^4\ \mathrm{J} $；
4. 由 $ W_{\mathrm{总}} = Fs $ 得拉力 $ F = \frac{W_{\mathrm{总}}}{s} = \frac{3.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{18\ \mathrm{m}} = 2000\ \mathrm{N} $；
5. 拉力的功率 $ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{3.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{s}} = 7.2 × 10^3\ \mathrm{W} $（或用 $ P = Fv = 2000\ \mathrm{N} × 3.6\ \mathrm{m/s} = 7.2 × 10^3\ \mathrm{W} $）。
【答案】
2.52×10⁴；3.6；1.08×10⁴；2000；7.2×10³
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、速度与功率计算
【点评】
本题围绕滑轮组的相关物理量展开计算，核心是确定承担物重的绳子段数，熟练运用功、机械效率、速度、功率的基本公式即可顺利求解，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
3.（2023·连云港）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
D
）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】
要判断各选项关于机械效率的说法是否正确，需明确机械效率的定义，同时区分机械效率与功率、省力机械的不同概念：机械效率是有用功与总功的比值，与机械是否省力、做功快慢、有用功多少无直接关联，据此逐一分析选项即可。
【解析】
根据机械效率的定义（η=W有用/W总×100%），对各选项分析如下：
1. 选项A：机械效率与机械是否省力无关，省力的机械若额外功占总功的比例大，机械效率反而低，故A错误；
2. 选项B：做功快慢由功率描述，功率是反映做功快慢的物理量，与机械效率（有用功和总功的比值）是不同物理量，二者无直接关系，故B错误；
3. 选项C：机械效率由有用功和总功共同决定，仅有用功多，若总功也很大，机械效率不一定高，故C错误；
4. 选项D：符合机械效率的定义，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】
机械效率的概念、功率与机械效率的区别
【点评】
本题考查机械效率的基础概念，核心是区分机械效率与功率、省力机械的不同，需准确理解机械效率的定义，避免概念混淆，属于基础概念类题目。
【难度系数】
0.8
要判断各选项关于机械效率的说法是否正确，需明确机械效率的定义，同时区分机械效率与功率、省力机械的不同概念：机械效率是有用功与总功的比值，与机械是否省力、做功快慢、有用功多少无直接关联，据此逐一分析选项即可。
【解析】
根据机械效率的定义（η=W有用/W总×100%），对各选项分析如下：
1. 选项A：机械效率与机械是否省力无关，省力的机械若额外功占总功的比例大，机械效率反而低，故A错误；
2. 选项B：做功快慢由功率描述，功率是反映做功快慢的物理量，与机械效率（有用功和总功的比值）是不同物理量，二者无直接关系，故B错误；
3. 选项C：机械效率由有用功和总功共同决定，仅有用功多，若总功也很大，机械效率不一定高，故C错误；
4. 选项D：符合机械效率的定义，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】
机械效率的概念、功率与机械效率的区别
【点评】
本题考查机械效率的基础概念，核心是区分机械效率与功率、省力机械的不同，需准确理解机械效率的定义，避免概念混淆，属于基础概念类题目。
【难度系数】
0.8
4.（2024·泰州）小华自制的提升重物的装置如图所示，其中动滑轮重60 N.若被提升的物体重600 N，在拉力F作用下，物体在30 s内匀速上升6 m，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（
A.绳端将拉下18 m
B.绳端移动的速度为0.2 m/s
C.拉力F的大小为300 N
D.滑轮组的机械效率约为91%
D
）A.绳端将拉下18 m
B.绳端移动的速度为0.2 m/s
C.拉力F的大小为300 N
D.滑轮组的机械效率约为91%
答案
D
解析
【分析】
要解决本题，需先确定滑轮组中承担物重的绳子段数，再结合滑轮组的绳端移动距离、速度、拉力及机械效率的相关公式，逐一分析各选项的正误。首先观察滑轮组的绕线方式，明确动滑轮上的绳子段数，再代入对应公式计算各物理量，判断选项是否正确。
【解析】
由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数 $ n=2 $。
1. 选项A：绳端移动距离 $ s=nh=2×6\ \mathrm{m}=12\ \mathrm{m} $，并非18 m，故A错误。
2. 选项B：绳端移动速度 $ v=\frac{s}{t}=\frac{12\ \mathrm{m}}{30\ \mathrm{s}}=0.4\ \mathrm{m/s} $，并非0.2 m/s，故B错误。
3. 选项C：不计绳重和摩擦，拉力 $ F=\frac{G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{动}}}{n}=\frac{600\ \mathrm{N}+60\ \mathrm{N}}{2}=330\ \mathrm{N} $，并非300 N，故C错误。
4. 选项D：滑轮组的机械效率 $ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{Gh}{F·nh}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{600\ \mathrm{N}}{2×330\ \mathrm{N}}×100\%\approx91\% $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组计算、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，再利用对应公式推导计算，需注意机械效率的简化计算方法，属于常规题型。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先确定滑轮组中承担物重的绳子段数，再结合滑轮组的绳端移动距离、速度、拉力及机械效率的相关公式，逐一分析各选项的正误。首先观察滑轮组的绕线方式，明确动滑轮上的绳子段数，再代入对应公式计算各物理量，判断选项是否正确。
【解析】
由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数 $ n=2 $。
1. 选项A：绳端移动距离 $ s=nh=2×6\ \mathrm{m}=12\ \mathrm{m} $，并非18 m，故A错误。
2. 选项B：绳端移动速度 $ v=\frac{s}{t}=\frac{12\ \mathrm{m}}{30\ \mathrm{s}}=0.4\ \mathrm{m/s} $，并非0.2 m/s，故B错误。
3. 选项C：不计绳重和摩擦，拉力 $ F=\frac{G_{\mathrm{物}}+G_{\mathrm{动}}}{n}=\frac{600\ \mathrm{N}+60\ \mathrm{N}}{2}=330\ \mathrm{N} $，并非300 N，故C错误。
4. 选项D：滑轮组的机械效率 $ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{Gh}{F·nh}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{600\ \mathrm{N}}{2×330\ \mathrm{N}}×100\%\approx91\% $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组计算、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，再利用对应公式推导计算，需注意机械效率的简化计算方法，属于常规题型。
【难度系数】
0.5
5. (2024·扬州)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250 N,窗玻璃上升的高度为10 m,用时50 s.求：
（1）所做的有用功$ W_{有} $；
（2）工人所用拉力的功率$ P $；
（3）动滑轮的机械效率$ \eta $.
（1）所做的有用功$ W_{有} $；
（2）工人所用拉力的功率$ P $；
（3）动滑轮的机械效率$ \eta $.
答案
(1) 4 000 J (2) 100 W (3) 80%
解析
【分析】
本题考查动滑轮的相关计算，解题思路如下：（1）有用功是对窗玻璃做的功，利用公式$ W_{有}=Gh $计算，其中$ G $为窗玻璃重力，$ h $为上升高度；（2）拉力的功率需先求总功，动滑轮上绳子段数$ n=2 $，故绳子自由端移动距离$ s=2h $，总功$ W_{总}=Fs $，再根据$ P=\frac{W_{总}}{t} $计算功率；（3）机械效率为有用功与总功的比值，公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入对应数值即可求解。
【解析】
（1）所做的有用功：
$ W_{有}=Gh=400\,\mathrm{N}×10\,\mathrm{m}=4000\,\mathrm{J} $；
（2）动滑轮上绳子段数$ n=2 $，则绳子自由端移动的距离：
$ s=2h=2×10\,\mathrm{m}=20\,\mathrm{m} $，
拉力做的总功：
$ W_{总}=Fs=250\,\mathrm{N}×20\,\mathrm{m}=5000\,\mathrm{J} $，
拉力的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000\,\mathrm{J}}{50\,\mathrm{s}}=100\,\mathrm{W} $；
（3）动滑轮的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000\,\mathrm{J}}{5000\,\mathrm{J}}×100\%=80\% $。
【答案】
(1) 4000 J；(2) 100 W；(3) 80%
【知识点】
有用功与总功、机械效率、功率计算
【点评】
本题为动滑轮相关的基础计算题，主要考查对有用功、总功、功率及机械效率公式的掌握，解题时需明确动滑轮绳子段数，代入数值计算即可，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查动滑轮的相关计算，解题思路如下：（1）有用功是对窗玻璃做的功，利用公式$ W_{有}=Gh $计算，其中$ G $为窗玻璃重力，$ h $为上升高度；（2）拉力的功率需先求总功，动滑轮上绳子段数$ n=2 $，故绳子自由端移动距离$ s=2h $，总功$ W_{总}=Fs $，再根据$ P=\frac{W_{总}}{t} $计算功率；（3）机械效率为有用功与总功的比值，公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入对应数值即可求解。
【解析】
（1）所做的有用功：
$ W_{有}=Gh=400\,\mathrm{N}×10\,\mathrm{m}=4000\,\mathrm{J} $；
（2）动滑轮上绳子段数$ n=2 $，则绳子自由端移动的距离：
$ s=2h=2×10\,\mathrm{m}=20\,\mathrm{m} $，
拉力做的总功：
$ W_{总}=Fs=250\,\mathrm{N}×20\,\mathrm{m}=5000\,\mathrm{J} $，
拉力的功率：
$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000\,\mathrm{J}}{50\,\mathrm{s}}=100\,\mathrm{W} $；
（3）动滑轮的机械效率：
$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000\,\mathrm{J}}{5000\,\mathrm{J}}×100\%=80\% $。
【答案】
(1) 4000 J；(2) 100 W；(3) 80%
【知识点】
有用功与总功、机械效率、功率计算
【点评】
本题为动滑轮相关的基础计算题，主要考查对有用功、总功、功率及机械效率公式的掌握，解题时需明确动滑轮绳子段数，代入数值计算即可，难度适中。
【难度系数】
0.6
