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5.如图5所示,小明组装了甲、乙两种滑轮用来提升同一物体,$G_{物}=200\ \mathrm{N}$,不计绳重、滑轮自重和摩擦,要使物体沿竖直方向匀速提升2 m。下列说法正确的是(
A.$F_{甲}=200\ \mathrm{N}$,绳端向上移动4 m
B.$F_{甲}=100\ \mathrm{N}$,绳端向上移动2 m
C.$F_{乙}=200\ \mathrm{N}$,绳端向上移动1 m
D.$F_{乙}=400\ \mathrm{N}$,绳端向上移动1 m
D
)A.$F_{甲}=200\ \mathrm{N}$,绳端向上移动4 m
B.$F_{甲}=100\ \mathrm{N}$,绳端向上移动2 m
C.$F_{乙}=200\ \mathrm{N}$,绳端向上移动1 m
D.$F_{乙}=400\ \mathrm{N}$,绳端向上移动1 m
答案
5.D
解析
【分析】
要解决本题，需明确甲、乙两图中滑轮的使用方式：甲图为正常使用的动滑轮，拉力作用在绳子自由端，特点是省力费距离；乙图为动滑轮的反向使用，拉力作用在轴上，特点是费力省距离。需分别计算两种情况下的拉力大小和绳端移动距离，再匹配选项判断。
【解析】
1. 计算甲滑轮的拉力和绳端移动距离：
甲图中，滑轮为动滑轮，拉力作用在绳子自由端，不计绳重、滑轮自重和摩擦，根据动滑轮的受力特点，拉力 $ F_{甲} = \frac{G_{物}}{2} = \frac{200\ \mathrm{N}}{2} = 100\ \mathrm{N} $；
绳端移动距离与物体上升高度的关系为 $ s_{甲} = 2h_{物} = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m} $，因此A、B选项错误。
2. 计算乙滑轮的拉力和绳端移动距离：
乙图中，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮反向使用，受力特点为拉力等于2倍物重，即 $ F_{乙} = 2G_{物} = 2 × 200\ \mathrm{N} = 400\ \mathrm{N} $；
拉力作用在轴上时，拉力移动距离与物体上升高度的关系为 $ s_{乙} = \frac{h_{物}}{2} = \frac{2\ \mathrm{m}}{2} = 1\ \mathrm{m} $，因此C选项错误，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特点、滑轮的受力与距离关系
【点评】
本题考查动滑轮的两种使用方式，核心是区分拉力作用在绳端和轴端时的受力、距离规律，需准确理解动滑轮的工作原理，避免混淆两种使用场景，是对滑轮知识点的基础应用考查。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需明确甲、乙两图中滑轮的使用方式：甲图为正常使用的动滑轮，拉力作用在绳子自由端，特点是省力费距离；乙图为动滑轮的反向使用，拉力作用在轴上，特点是费力省距离。需分别计算两种情况下的拉力大小和绳端移动距离，再匹配选项判断。
【解析】
1. 计算甲滑轮的拉力和绳端移动距离：
甲图中，滑轮为动滑轮，拉力作用在绳子自由端，不计绳重、滑轮自重和摩擦，根据动滑轮的受力特点，拉力 $ F_{甲} = \frac{G_{物}}{2} = \frac{200\ \mathrm{N}}{2} = 100\ \mathrm{N} $；
绳端移动距离与物体上升高度的关系为 $ s_{甲} = 2h_{物} = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m} $，因此A、B选项错误。
2. 计算乙滑轮的拉力和绳端移动距离：
乙图中，拉力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮反向使用，受力特点为拉力等于2倍物重，即 $ F_{乙} = 2G_{物} = 2 × 200\ \mathrm{N} = 400\ \mathrm{N} $；
拉力作用在轴上时，拉力移动距离与物体上升高度的关系为 $ s_{乙} = \frac{h_{物}}{2} = \frac{2\ \mathrm{m}}{2} = 1\ \mathrm{m} $，因此C选项错误，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
动滑轮的特点、滑轮的受力与距离关系
【点评】
本题考查动滑轮的两种使用方式，核心是区分拉力作用在绳端和轴端时的受力、距离规律，需准确理解动滑轮的工作原理，避免混淆两种使用场景，是对滑轮知识点的基础应用考查。
【难度系数】
0.5
6.为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计了如图6所示的两种方式拉升重物，在相同时间内将同一物体匀速提升相同高度，拉力分别为$F_1$和$F_2$，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是 （
A.使用动滑轮的机械效率高于使用定滑轮的机械效率
B.使用动滑轮拉力更小，且做功更少
C.若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下时最省力
D.使用动滑轮拉力做功的功率大于使用定滑轮拉力做功的功率
D
）A.使用动滑轮的机械效率高于使用定滑轮的机械效率
B.使用动滑轮拉力更小，且做功更少
C.若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下时最省力
D.使用动滑轮拉力做功的功率大于使用定滑轮拉力做功的功率
答案
6.D
解析
【分析】
要解答本题，需先明确定滑轮和动滑轮的工作特点：定滑轮是等臂杠杆，不省力，仅改变力的方向，不计绳重和摩擦时拉力等于物重，额外功极少；动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，能省力，但需克服自身重力做额外功。接下来逐一分析各选项：
选项A：机械效率是有用功与总功的比值，动滑轮因额外功更多，机械效率低于定滑轮，A错误；
选项B：动滑轮拉力更小，但动滑轮要做额外功，总功比定滑轮多，B错误；
选项C：定滑轮拉力大小与方向无关，始终等于物重，不省力，C错误；
选项D：相同时间内，动滑轮总功更大，根据功率公式P=W/t，时间相同，做功越多功率越大，因此动滑轮拉力做功的功率更大，D正确。
【解析】
1. 定滑轮（左图）：不计绳重和摩擦，拉力$F_1=G$，提升高度$h$时，拉力做功$W_1=F_1h=Gh$，有用功$W_{有}=Gh$，额外功几乎为0，功率$P_1=\frac{W_1}{t}=\frac{Gh}{t}$；
2. 动滑轮（右图）：不计绳重和摩擦，拉力$F_2=\frac{G+G_{动}}{2}$，绳子自由端移动距离$s=2h$，拉力做功$W_2=F_2s=\frac{G+G_{动}}{2}×2h=Gh+G_{动}h$，有用功$W_{有}=Gh$，额外功$W_{额}=G_{动}h$，功率$P_2=\frac{W_2}{t}=\frac{Gh+G_{动}h}{t}$；
对选项逐一判断：
A：动滑轮额外功多，机械效率$\eta_2=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h} ＜ \eta_1≈1$，A错误；
B：$F_2＜F_1$，但$W_2＞W_1$，动滑轮做功更多，B错误；
C：定滑轮是等臂杠杆，拉力与方向无关，始终等于$G$，不省力，C错误；
D：$W_2＞W_1$，$t$相同，$P_2＞P_1$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、机械效率
【点评】
本题考查定滑轮和动滑轮的拉力、功、功率、机械效率的相关知识，需明确两者的区别，区分额外功的来源是解题核心，属于基础应用题型。
【难度系数】
0.5
要解答本题，需先明确定滑轮和动滑轮的工作特点：定滑轮是等臂杠杆，不省力，仅改变力的方向，不计绳重和摩擦时拉力等于物重，额外功极少；动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，能省力，但需克服自身重力做额外功。接下来逐一分析各选项：
选项A：机械效率是有用功与总功的比值，动滑轮因额外功更多，机械效率低于定滑轮，A错误；
选项B：动滑轮拉力更小，但动滑轮要做额外功，总功比定滑轮多，B错误；
选项C：定滑轮拉力大小与方向无关，始终等于物重，不省力，C错误；
选项D：相同时间内，动滑轮总功更大，根据功率公式P=W/t，时间相同，做功越多功率越大，因此动滑轮拉力做功的功率更大，D正确。
【解析】
1. 定滑轮（左图）：不计绳重和摩擦，拉力$F_1=G$，提升高度$h$时，拉力做功$W_1=F_1h=Gh$，有用功$W_{有}=Gh$，额外功几乎为0，功率$P_1=\frac{W_1}{t}=\frac{Gh}{t}$；
2. 动滑轮（右图）：不计绳重和摩擦，拉力$F_2=\frac{G+G_{动}}{2}$，绳子自由端移动距离$s=2h$，拉力做功$W_2=F_2s=\frac{G+G_{动}}{2}×2h=Gh+G_{动}h$，有用功$W_{有}=Gh$，额外功$W_{额}=G_{动}h$，功率$P_2=\frac{W_2}{t}=\frac{Gh+G_{动}h}{t}$；
对选项逐一判断：
A：动滑轮额外功多，机械效率$\eta_2=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h} ＜ \eta_1≈1$，A错误；
B：$F_2＜F_1$，但$W_2＞W_1$，动滑轮做功更多，B错误；
C：定滑轮是等臂杠杆，拉力与方向无关，始终等于$G$，不省力，C错误；
D：$W_2＞W_1$，$t$相同，$P_2＞P_1$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮特点、动滑轮特点、机械效率
【点评】
本题考查定滑轮和动滑轮的拉力、功、功率、机械效率的相关知识，需明确两者的区别，区分额外功的来源是解题核心，属于基础应用题型。
【难度系数】
0.5
7.如图7甲所示是某风景区盘山公路的照片，盘山公路相当于简单机械中的
斜面
，利用它可以省力。图7乙、丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图乙
（选填“乙”或“丙”）中的钉子。答案
7.斜面 乙
解析
【分析】
要解答本题，需先掌握斜面这种简单机械的特点与应用：斜面是省力的简单机械，在高度固定时，斜面越长越省力，盘山公路正是利用斜面省力的原理设计。再对比两种钉子的结构：乙是螺丝钉，其螺纹相当于绕在钉杆上的斜面，和盘山公路的斜面原理一致；丙是图钉，无螺纹结构，不涉及斜面原理。
【解析】
1. 盘山公路修成弯曲的形状，本质属于简单机械中的斜面，利用斜面可以省力（斜面高度一定时，斜面越长越省力，盘山公路通过延长路程实现省力）。
2. 分析乙、丙钉子：乙是螺丝钉，它的螺纹相当于斜面，拧动螺丝钉时应用了斜面的省力原理；丙是图钉，没有利用斜面结构，因此与盘山公路力学原理相同的是乙。
【答案】
斜面；乙
【知识点】
斜面、简单机械
【点评】
本题结合生活中的盘山公路、螺丝钉等实例，考查斜面的应用，贴近生活，属于基础题，需理解斜面省力的特点及生活中的对应应用。
【难度系数】
0.6
要解答本题，需先掌握斜面这种简单机械的特点与应用：斜面是省力的简单机械，在高度固定时，斜面越长越省力，盘山公路正是利用斜面省力的原理设计。再对比两种钉子的结构：乙是螺丝钉，其螺纹相当于绕在钉杆上的斜面，和盘山公路的斜面原理一致；丙是图钉，无螺纹结构，不涉及斜面原理。
【解析】
1. 盘山公路修成弯曲的形状，本质属于简单机械中的斜面，利用斜面可以省力（斜面高度一定时，斜面越长越省力，盘山公路通过延长路程实现省力）。
2. 分析乙、丙钉子：乙是螺丝钉，它的螺纹相当于斜面，拧动螺丝钉时应用了斜面的省力原理；丙是图钉，没有利用斜面结构，因此与盘山公路力学原理相同的是乙。
【答案】
斜面；乙
【知识点】
斜面、简单机械
【点评】
本题结合生活中的盘山公路、螺丝钉等实例，考查斜面的应用，贴近生活，属于基础题，需理解斜面省力的特点及生活中的对应应用。
【难度系数】
0.6
8.用如图8甲所示的装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重$G_{动}$的关系。
(1)实验时，应竖直向下
(2)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图8乙所示的图像。分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越
(3)分析图像中的A点可知，若忽略绳重和摩擦，此时被提升物体所受的重力为
(1)实验时，应竖直向下
匀速
拉动弹簧测力计。(2)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图8乙所示的图像。分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越
低
(选填“高”或“低”)。(3)分析图像中的A点可知，若忽略绳重和摩擦，此时被提升物体所受的重力为
3
N。答案
8.(1)匀速 (2)低 (3)3
解析
【分析】
第(1)问，实验中需保证拉力大小稳定，匀速拉动弹簧测力计才能准确测量拉力；第(2)问，观察图乙，动滑轮重力增大时机械效率降低，由此判断规律；第(3)问，利用忽略绳重和摩擦时滑轮组机械效率的推导公式，代入A点数据计算物体重力。
【解析】
(1) 实验时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，应竖直向下匀速拉动弹簧测力计，此时系统受力平衡，拉力大小稳定。
(2) 由图乙可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率η越小，因此机械效率越低。
(3) 忽略绳重和摩擦，滑轮组机械效率公式为：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$。
A点处$G_{动}=1N$，$\eta=75\%$，代入公式得：$75\%=\frac{G}{G+1N}$，
解方程：$0.75(G+1)=G$，$0.75G+0.75=G$，解得$G=3N$。
【答案】
(1)匀速 (2)低 (3)3
【知识点】
滑轮组机械效率，机械效率计算，滑轮组实验
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的实验操作、图像分析及公式应用，属于基础题型，需掌握实验操作要点和机械效率推导，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问，实验中需保证拉力大小稳定，匀速拉动弹簧测力计才能准确测量拉力；第(2)问，观察图乙，动滑轮重力增大时机械效率降低，由此判断规律；第(3)问，利用忽略绳重和摩擦时滑轮组机械效率的推导公式，代入A点数据计算物体重力。
【解析】
(1) 实验时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，应竖直向下匀速拉动弹簧测力计，此时系统受力平衡，拉力大小稳定。
(2) 由图乙可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率η越小，因此机械效率越低。
(3) 忽略绳重和摩擦，滑轮组机械效率公式为：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$。
A点处$G_{动}=1N$，$\eta=75\%$，代入公式得：$75\%=\frac{G}{G+1N}$，
解方程：$0.75(G+1)=G$，$0.75G+0.75=G$，解得$G=3N$。
【答案】
(1)匀速 (2)低 (3)3
【知识点】
滑轮组机械效率，机械效率计算，滑轮组实验
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的实验操作、图像分析及公式应用，属于基础题型，需掌握实验操作要点和机械效率推导，难度适中。
【难度系数】
0.6
