5. 用图示装置探究“斜面的机械效率”，实验记录如表：


（1）沿斜面拉动物体时，应使其做运动。
（2）根据图中弹簧测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为%。由实验可得初步结论：
①利用斜面可以省（填“力”或“功”）。
②斜面倾斜程度相同时，越小，机械效率越大。
（3）第2次实验中，小车所受摩擦力大小为N。

(1)匀速直线
(2)75 ①力 ②摩擦力
(3)0.2

【分析】
首先，沿斜面拉动物体时需做匀速直线运动，目的是让物体受力平衡，弹簧测力计示数稳定，便于准确测量拉力；计算机械效率需利用公式η=W有/W总，结合实验数据代入计算；关于结论，斜面拉力小于物重故省力，且额外功来自克服摩擦力，摩擦力越小机械效率越大；摩擦力可通过额外功的公式推导计算。
【解析】
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动，因为匀速直线运动状态下物体受力平衡，弹簧测力计的示数等于拉力大小，能保证实验数据准确。
（2）第2次实验中，机械效率η=（W有用/W总）×100%=（Gh/Fs）×100%，代入对应实验数据计算得75%；①使用斜面时，拉力小于直接提升物体的重力，所以利用斜面可以省力，而根据功的原理，任何机械都不省功，故填“力”；②斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，克服摩擦力做的额外功越少，有用功在总功中的占比越大，机械效率越大。
（3）第2次实验中，额外功是克服摩擦力做的功，即W额=W总-W有用=Fs-Gh，又W额=fs，所以摩擦力f=(Fs-Gh)/s，代入数据计算得0.2N。
【答案】(1)匀速直线 (2)75 ①力 ②摩擦力 (3)0.2
【知识点】斜面机械效率、功的原理、摩擦力计算
【点评】本题是斜面机械效率探究的基础题型，考查实验操作要点、机械效率计算、功的原理应用及摩擦力推导，覆盖力学机械效率模块的核心知识点，难度适中。
【难度系数】0.5

6. 如图所示，滑轮组在竖直向上的拉力$F=50\ \mathrm{N}$的作用下，将重为$120\ \mathrm{N}$的物体匀速提起，10 s内绳子自由端移动的距离$s=3\ \mathrm{m}$。
(1)求物体上升的速度。
(2)求滑轮组提升该物体时的机械效率。
(3)若克服绳重和摩擦做的额外功为10 J，求动滑轮的重力。

解:(1)由题图知,承担物重的绳子股数 $n=3$,拉力端移动的距离 $s=3h$,
则物体上升的高度 $h=\frac{1}{3}s=\frac{1}{3}×3\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$,
物体上升的速度 $v=\frac{h}{t}=\frac{1\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=0.1\ \mathrm{m/s}$。
(2)拉力做的有用功 $W_{有用}=Gh=120\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=120\ \mathrm{J}$,
拉力做的总功 $W_总=Fs=50\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=150\ \mathrm{J}$,
滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% =\frac{120\ \mathrm{J}}{150\ \mathrm{J}}×100\% =80\%$。
(3)所做的额外功 $W_额=W_总-W_{有用}=150\ \mathrm{J}-120\ \mathrm{J}=30\ \mathrm{J}$,
若克服绳重和摩擦做的额外功为 10 J,则克服动滑轮重力做的额外功 $W_{额2}=W_额-W_{额1}=30\ \mathrm{J}-10\ \mathrm{J}=20\ \mathrm{J}$,
由 $W_{额2}=G_{动}h$ 可得,动滑轮的重力
$G_{动}=\frac{W_{额2}}{h}=\frac{20\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{m}}=20\ \mathrm{N}$。

【分析】
要解决这道滑轮组的问题，首先需确定承担物重的绳子股数n，由题图可知n=3，因此绳子自由端移动距离s与物体上升高度h满足s=3h。
（1）求物体上升速度：先根据s=3h算出物体上升高度h，再利用速度公式v=h/t计算；
（2）求机械效率：分别计算有用功W有用=Gh和总功W总=Fs，再根据η=W有用/W总×100%求解；
（3）求动滑轮重力：先算出总额外功W额=W总-W有用，额外功分为克服绳重摩擦和动滑轮重力两部分，减去绳重摩擦的额外功得到动滑轮的额外功W额动，再利用W额动=G动h计算动滑轮重力。
【解析】
解：(1) 由题图可知，承担物重的绳子股数n=3，根据滑轮组特点，拉力端移动距离s=3h，因此物体上升的高度：
h = (1/3)s = (1/3)×3 m = 1 m，
物体上升的速度：
v = h/t = 1 m / 10 s = 0.1 m/s。
(2) 拉力做的有用功：
W有用 = Gh = 120 N × 1 m = 120 J，
拉力做的总功：
W总 = Fs = 50 N × 3 m = 150 J，
滑轮组的机械效率：
η = (W有用 / W总) × 100% = (120 J / 150 J) × 100% = 80%。
(3) 总额外功：
W额 = W总 - W有用 = 150 J - 120 J = 30 J，
已知克服绳重和摩擦的额外功为10 J，因此克服动滑轮重力的额外功：
W额动 = W额 - W额绳 = 30 J - 10 J = 20 J，
由W额动 = G动h可得，动滑轮的重力：
G动 = W额动 / h = 20 J / 1 m = 20 N。
【答案】
(1) 物体上升的速度为0.1 m/s；(2) 滑轮组的机械效率为80%；(3) 动滑轮的重力为20 N。
【知识点】
滑轮组速度计算、机械效率、动滑轮重力计算
【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股数，熟练运用功、机械效率公式及额外功的拆分逻辑，属于常规基础题型，需掌握基本公式的应用。
【难度系数】
0.6

7. 如图所示,一个质量为 60 kg 的物体,通过滑轮组在 25 N 拉力作用下以0.2 m/s的速度做匀速直线运动。已知物体受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍(g取10 N/kg)。求：
(1)物体所受的重力。
(2)10 s内绳自由端移动的距离。
(3)该滑轮组的机械效率。

解:(1)由题意知,$m=60\ \mathrm{kg}$,则物体所受的重力
$G=mg=60\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$。
(2)由题图知,$n=3$,拉力端移动速度
$v=3v_{物}=3×0.2\ \mathrm{m/s}=0.6\ \mathrm{m/s}$,
10 s内绳自由端移动的距离 $s=vt=0.6\ \mathrm{m/s}×10\ \mathrm{s}=6\ \mathrm{m}$。
(3)物体受到的滑动摩擦力 $f=0.1G=0.1×600\ \mathrm{N}=60\ \mathrm{N}$,
拉力端移动距离 $s=3s_{物}$,
滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% =\frac{fs_{物}}{Fs}×100\% =\frac{fs_{物}}{F·3s_{物}}×100\% =\frac{f}{3F}×100\% =\frac{60\ \mathrm{N}}{3×25\ \mathrm{N}}×100\% =80\%$。

【分析】
解题思路分三步：①求物体重力，利用重力公式$G=mg$，代入已知质量和$g$计算；②求绳自由端移动距离，先确定滑轮组承担摩擦力的绳子段数$n=3$，根据滑轮组特点，绳自由端移动速度是物体速度的$n$倍，结合时间用$s=vt$计算；③求机械效率，水平滑轮组的有用功是克服滑动摩擦力做的功，总功是拉力做的功，结合$s=ns_{物}$化简公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，代入数值计算，注意区分水平与竖直滑轮组的有用功来源。
【解析】
解：
(1) 计算物体所受重力：
根据重力公式 $ G = mg $，已知 $ m = 60\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，代入得：
$ G = 60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N} $。
(2) 计算10s内绳自由端移动的距离：
由题图可知，滑轮组中承担摩擦力的绳子段数 $ n = 3 $。
物体移动速度 $ v_{物} = 0.2\ \mathrm{m/s} $，则绳自由端移动速度 $ v = n v_{物} = 3 × 0.2\ \mathrm{m/s} = 0.6\ \mathrm{m/s} $。
根据 $ s = vt $，时间 $ t = 10\ \mathrm{s} $，代入得：
$ s = 0.6\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 6\ \mathrm{m} $。
(3) 计算滑轮组的机械效率：
滑动摩擦力 $ f = 0.1G = 0.1 × 600\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N} $。
水平滑轮组的有用功 $ W_{有} = f s_{物} $，总功 $ W_{总} = F s $，又 $ s = 3 s_{物} $，则机械效率：
$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{f s_{物}}{F s} × 100\% = \frac{f s_{物}}{F × 3 s_{物}} × 100\% = \frac{f}{3F} × 100\% $。
代入 $ f = 60\ \mathrm{N} $，$ F = 25\ \mathrm{N} $，得：
$ \eta = \frac{60\ \mathrm{N}}{3 × 25\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\% $。
【答案】
(1) 物体所受重力为600 N；
(2) 10 s内绳自由端移动的距离为6 m；
(3) 该滑轮组的机械效率为80%。
【知识点】
重力的计算；滑轮组的应用；机械效率的计算
【点评】
本题结合水平滑轮组考查基础公式应用，核心是明确水平滑轮组的有用功为克服滑动摩擦力的功，需区分竖直与水平滑轮组的机械效率计算差异，属于中等难度的基础应用题。
【难度系数】
0.6