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7. (★★★)如图 9.5 - 11 所示，工人使用此装置进行施工的过程中，用 500 N 的力就能将 1 000 N 的重物拉到斜面顶端，下列说法正确的是【 】
A.使用斜面可以省力，所以可以省功
B.斜面顶端的滑轮主要是为了进一步省力
C.有用功是克服物体重力做的功
D.如果增大斜面的倾斜程度，可以减小斜面的机械效率
A.使用斜面可以省力，所以可以省功
B.斜面顶端的滑轮主要是为了进一步省力
C.有用功是克服物体重力做的功
D.如果增大斜面的倾斜程度，可以减小斜面的机械效率
答案
C
解析
【解析】
逐一分析选项：
A. 根据功的原理，使用任何机械都不省功，斜面省力但费距离，不能省功，故A错误；
B. 斜面顶端的滑轮是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力，故B错误；
C. 有用功是对我们有用的功，在此题中，有用功是克服物体重力将物体提升到一定高度所做的功，故C正确；
D. 增大斜面的倾斜程度，物体对斜面的压力减小，摩擦力减小，额外功减少，有用功不变，根据机械效率公式可知，机械效率会提高，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
功的原理、定滑轮特点、机械效率影响因素
【点评】
本题综合考查斜面与定滑轮的相关力学知识，需准确理解功的原理、有用功的定义，明确定滑轮的作用及机械效率的影响因素，对概念的辨析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
逐一分析选项：
A. 根据功的原理，使用任何机械都不省功，斜面省力但费距离，不能省功，故A错误；
B. 斜面顶端的滑轮是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力，故B错误；
C. 有用功是对我们有用的功，在此题中，有用功是克服物体重力将物体提升到一定高度所做的功，故C正确；
D. 增大斜面的倾斜程度，物体对斜面的压力减小，摩擦力减小，额外功减少，有用功不变，根据机械效率公式可知，机械效率会提高，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
功的原理、定滑轮特点、机械效率影响因素
【点评】
本题综合考查斜面与定滑轮的相关力学知识，需准确理解功的原理、有用功的定义，明确定滑轮的作用及机械效率的影响因素，对概念的辨析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
8. (★★★)在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图 9.5 - 12 甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据见下表。
(1)使用图甲的滑轮组进行实验时，应该沿向上的方向匀速拉动绳端。
(2)第 3 次实验数据是用图(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的，其机械效率是(结果精确到 0.1%)。
(3)通过分析第 1、2、3 次实验数据可得出结论，使用同一滑轮组提升物体时，物体越重，滑轮组的机械效率越(填“高”或“低”)；通过分析第两次实验数据可得出结论，使用相同的滑轮组提升相同的物体时，滑轮组的机械效率与承担物重的绳子段数无关。
(4)实验中多次改变提升物体的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是(填字母)。
A. 减小摩擦力
B. 多次测量求平均值
C. 获得多组数据，归纳出物理规律
(1)使用图甲的滑轮组进行实验时，应该沿向上的方向匀速拉动绳端。
(2)第 3 次实验数据是用图(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的，其机械效率是(结果精确到 0.1%)。
(3)通过分析第 1、2、3 次实验数据可得出结论，使用同一滑轮组提升物体时，物体越重，滑轮组的机械效率越(填“高”或“低”)；通过分析第两次实验数据可得出结论，使用相同的滑轮组提升相同的物体时，滑轮组的机械效率与承担物重的绳子段数无关。
(4)实验中多次改变提升物体的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是(填字母)。
A. 减小摩擦力
B. 多次测量求平均值
C. 获得多组数据，归纳出物理规律
答案
竖直
甲
74.1%
高
1、4
C
甲
74.1%
高
1、4
C
解析
【解析】
(1) 在测量滑轮组机械效率的实验中，为使弹簧测力计示数稳定，应沿竖直向上的方向匀速拉动绳端，此时拉力大小等于测力计的示数。
(2) 由图可知，甲滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$，乙滑轮组$n=4$。第3次实验中，$s=0.3m$，$h=0.1m$，满足$s=3h$，故是用图甲的滑轮组测得的。机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{2.4N×0.1m}{1.1N×0.3m}\approx74.1\%$。
(3) 分析第1、2、3次实验数据，同一滑轮组提升物体时，物体重力越大，机械效率越高；要探究滑轮组的机械效率与承担物重的绳子段数无关，需控制滑轮组相同、提升物体的重力相同，改变绳子段数，故分析第1、4两次实验数据。
(4) 实验中多次改变提升物体的重力测量机械效率，是为了获得多组数据，归纳出普遍的物理规律，故选C。
【答案】
(1) 竖直
(2) 甲；74.1%
(3) 高；1、4
(4) C
【知识点】
滑轮组的机械效率；影响机械效率的因素
【点评】
本题考查测量滑轮组机械效率的实验，涉及实验操作、机械效率计算、控制变量法的应用，需熟练掌握实验原理和影响机械效率的因素。
【难度系数】
0.6
(1) 在测量滑轮组机械效率的实验中，为使弹簧测力计示数稳定，应沿竖直向上的方向匀速拉动绳端，此时拉力大小等于测力计的示数。
(2) 由图可知，甲滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$，乙滑轮组$n=4$。第3次实验中，$s=0.3m$，$h=0.1m$，满足$s=3h$，故是用图甲的滑轮组测得的。机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{2.4N×0.1m}{1.1N×0.3m}\approx74.1\%$。
(3) 分析第1、2、3次实验数据，同一滑轮组提升物体时，物体重力越大，机械效率越高；要探究滑轮组的机械效率与承担物重的绳子段数无关，需控制滑轮组相同、提升物体的重力相同，改变绳子段数，故分析第1、4两次实验数据。
(4) 实验中多次改变提升物体的重力测量机械效率，是为了获得多组数据，归纳出普遍的物理规律，故选C。
【答案】
(1) 竖直
(2) 甲；74.1%
(3) 高；1、4
(4) C
【知识点】
滑轮组的机械效率；影响机械效率的因素
【点评】
本题考查测量滑轮组机械效率的实验，涉及实验操作、机械效率计算、控制变量法的应用，需熟练掌握实验原理和影响机械效率的因素。
【难度系数】
0.6
9. (★★★)如图 9.5 - 13 所示，建筑工人用 200 N 的拉力将质量为 34 kg 的木箱在 10 s 内匀速提升 3 m，g 取 10 N/kg。
(1)求木箱的重力。
(2)求工人做功的功率。
(3)求滑轮组的机械效率。
(1)求木箱的重力。
(2)求工人做功的功率。
(3)求滑轮组的机械效率。
答案
解：
(1) 木箱的重力$G=mg=34\ \mathrm {kg }× 10\ \mathrm {N/kg}=340\ \mathrm {N}$
(2) 由图知，承担物重的绳子段数n=2，拉力移动的距离$s=nh=2 × 3\ \mathrm {m}=6\ \mathrm {m}$
工人做的总功$W_{总}=Fs=200\ \mathrm {N} × 6\ \mathrm {m}=1200\ \mathrm {J}$
工人做功的功率$P=\frac {W_{总}}{t}=\frac {1200\ \mathrm {J}}{10\ \mathrm {s}}=120\ \mathrm {W}$
(3) 有用功$W_{有}=Gh=340\ \mathrm {N} × 3\ \mathrm {m}=1020\ \mathrm {J}$
滑轮组的机械效率$\eta =\frac {W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac {1020\ \mathrm {J}}{1200\ \mathrm {J}} × 100\%=85\%$
答：
(1) 木箱的重力为${340\ \mathrm {N}}$；
(2) 工人做功的功率为${120\ \mathrm {W}}$；
(3) 滑轮组的机械效率为{85\%}。
(1) 木箱的重力$G=mg=34\ \mathrm {kg }× 10\ \mathrm {N/kg}=340\ \mathrm {N}$
(2) 由图知，承担物重的绳子段数n=2，拉力移动的距离$s=nh=2 × 3\ \mathrm {m}=6\ \mathrm {m}$
工人做的总功$W_{总}=Fs=200\ \mathrm {N} × 6\ \mathrm {m}=1200\ \mathrm {J}$
工人做功的功率$P=\frac {W_{总}}{t}=\frac {1200\ \mathrm {J}}{10\ \mathrm {s}}=120\ \mathrm {W}$
(3) 有用功$W_{有}=Gh=340\ \mathrm {N} × 3\ \mathrm {m}=1020\ \mathrm {J}$
滑轮组的机械效率$\eta =\frac {W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac {1020\ \mathrm {J}}{1200\ \mathrm {J}} × 100\%=85\%$
答：
(1) 木箱的重力为${340\ \mathrm {N}}$；
(2) 工人做功的功率为${120\ \mathrm {W}}$；
(3) 滑轮组的机械效率为{85\%}。
解析
【解析】
(1) 根据重力计算公式 $ G=mg $，代入木箱质量和g的数值，计算木箱的重力。
(2) 由图可知滑轮组承担物重的绳子段数 $ n=2 $，先根据 $ s=nh $ 计算拉力移动的距离，再利用 $ W_{总}=Fs $ 计算工人做的总功，最后根据功率公式 $ P=\frac{W_{总}}{t} $ 计算工人做功的功率。
(3) 先利用 $ W_{有}=Gh $ 计算有用功，再根据机械效率公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $ 计算滑轮组的机械效率。
【答案】
(1) 木箱的重力为 $ 340\ \mathrm {N} $；
(2) 工人做功的功率为 $ 120\ \mathrm {W} $；
(3) 滑轮组的机械效率为 $ 85\% $。
【知识点】
重力的计算、功率的计算、滑轮组机械效率的计算
【点评】
本题是滑轮组的综合计算题，综合考查了重力、功率、机械效率的相关计算，解题关键是准确判断滑轮组承担物重的绳子段数，熟练运用相关公式进行计算。
【难度系数】
0.6
(1) 根据重力计算公式 $ G=mg $，代入木箱质量和g的数值，计算木箱的重力。
(2) 由图可知滑轮组承担物重的绳子段数 $ n=2 $，先根据 $ s=nh $ 计算拉力移动的距离，再利用 $ W_{总}=Fs $ 计算工人做的总功，最后根据功率公式 $ P=\frac{W_{总}}{t} $ 计算工人做功的功率。
(3) 先利用 $ W_{有}=Gh $ 计算有用功，再根据机械效率公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $ 计算滑轮组的机械效率。
【答案】
(1) 木箱的重力为 $ 340\ \mathrm {N} $；
(2) 工人做功的功率为 $ 120\ \mathrm {W} $；
(3) 滑轮组的机械效率为 $ 85\% $。
【知识点】
重力的计算、功率的计算、滑轮组机械效率的计算
【点评】
本题是滑轮组的综合计算题，综合考查了重力、功率、机械效率的相关计算，解题关键是准确判断滑轮组承担物重的绳子段数，熟练运用相关公式进行计算。
【难度系数】
0.6
