4. 易错题 如图甲所示,某居民楼前有一无障碍通道,一名中年人正用轮椅推着他的父亲缓缓上行,如图乙所示为该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究。她们沿斜面确定了与斜面底端A点相距1 m的B点。(g 取 10 N/kg)

（第4题图）
（1）使刻度尺零刻度线与水平地面对齐,正确测量 B 点的高度,结果如图乙所示,为cm。
（2）选用车轮的材质、花纹与轮椅相同的小车作为研究对象,进行了如下操作:
① 正确使用弹簧测力计,测出小车的重力为 2.0 N。
② 将弹簧测力计与斜面平行放置并,然后沿斜面向上匀速拉动小车,如图乙所示,弹簧测力计的示数为N。
③ 计算出将小车从 A 点拉到 B 点的过程中,拉力所做的功为J;利用斜面将小车从水平地面提升到 B 点的机械效率为。
（3）在小车上逐渐添加重物,测出小车和重物的总重 G 和沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉着小车从 A 点到 B 点所做的功 $W_1$;计算出将小车从水平地面竖直向上提升到 B 点所做的功$W_2$。以功为纵坐标,以小车和重物的总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出 $W_1$ 和 $W_2$ 与小车和重物的总重 G 的关系图像,分别如图丙中的图线 a 和 b 所示。
① 由图丙可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重(有关/无关)。
② 若这位父亲的质量为 60 kg,所坐轮椅的质量为 20 kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推着轮椅匀速上坡时,力的大小为N。

9.00
调零
0.3
0.3
60%
无关
120

【分析】
本题围绕斜面的实际应用展开，需掌握刻度尺、弹簧测力计的读数方法，功和机械效率的计算公式，同时能结合图像分析机械效率与物重的关系。解题时先明确各物理量的测量方法，再逐步代入公式计算，最后通过图像规律推导未知力的大小。
【解析】
（1）刻度尺的分度值为1mm，B点对应的高度需估读到分度值下一位，读数为9.00 cm。
（2）②弹簧测力计使用前需调零；图中弹簧测力计分度值为0.02 N，指针指向0.3 N，故示数为0.3 N。
③拉力做功：$W_{总}=Fs=0.3\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=0.3\ \mathrm{J}$；有用功为提升小车做的功：$W_{有}=Gh=2.0\ \mathrm{N}×0.09\ \mathrm{m}=0.18\ \mathrm{J}$，机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.18\ \mathrm{J}}{0.3\ \mathrm{J}}×100\%=60\%$。
（3）①由图丙，$W_2$是竖直提升的有用功，$W_1$是沿斜面的总功，计算不同物重下的机械效率，比值均为60%，说明机械效率与物重无关。
②总重：$G_{总}=(m_{人}+m_{轮椅})g=(60\ \mathrm{kg}+20\ \mathrm{kg})×10\ \mathrm{N/kg}=800\ \mathrm{N}$；由$\eta=\frac{Gh}{Fs}$，代入$h=0.09\ \mathrm{m}$、$s=1\ \mathrm{m}$、$\eta=60\%$，得$F=\frac{Gh}{s\eta}=\frac{G×0.09\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}×0.6}=0.15G$，故推力$F=0.15×800\ \mathrm{N}=120\ \mathrm{N}$。
【答案】
9.00；调零；0.3；0.3；60%；无关；120
【知识点】
斜面机械效率、功的计算、力学仪器使用
【点评】
本题结合生活中的无障碍通道场景，考查力学核心计算，需注意刻度尺、弹簧测力计的读数规范，以及机械效率公式的灵活应用，易在单位换算和图像分析时出错，需仔细推导。
【难度系数】
0.5