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10. 在探究“滑轮组工作时的特点”活动中，小明用如图所示的滑轮组提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下表。
（1）分析表中数据发现，实验中所用动滑轮的重力一定小于
（2）从实验数据可得出实验结论：同一滑轮组，
（3）以下情形导致测得的机械效率偏大的是
A. 加速拉动弹簧测力计
B. 弹簧测力计读数错误，致使结果偏大
C. 钩码有磨损，导致实际质量比标注质量小
D. 弹簧测力计的指针在零刻线以下，未调零就测量拉力
（4）小明进一步研究，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值$\Delta W = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} - W_{\mathrm{轮}}$，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值$\Delta W$
（1）分析表中数据发现，实验中所用动滑轮的重力一定小于
2.3
N。（2）从实验数据可得出实验结论：同一滑轮组，
所提升物体越重
，机械效率越高。（3）以下情形导致测得的机械效率偏大的是
C
（填字母）。A. 加速拉动弹簧测力计
B. 弹簧测力计读数错误，致使结果偏大
C. 钩码有磨损，导致实际质量比标注质量小
D. 弹簧测力计的指针在零刻线以下，未调零就测量拉力
（4）小明进一步研究，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值$\Delta W = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} - W_{\mathrm{轮}}$，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值$\Delta W$
越大
（选填“越大”“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释：重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，由题可知，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大
。答案
10. (1) 2.3 (2) 所提升物体越重 (3) C (4) 越大 重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，由题可知，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大
解析
【分析】
本题围绕滑轮组的特点及机械效率展开，需结合滑轮组公式、机械效率的影响因素分析各问题：
1. 第（1）问：利用滑轮组拉力公式，结合实验数据计算动滑轮重力的理论值，确定其范围；
2. 第（2）问：同一滑轮组，额外功主要来自动滑轮重力和摩擦，提升物体越重，有用功占总功的比例越高，机械效率越高；
3. 第（3）问：逐一分析各选项对总功、有用功的影响，判断机械效率的变化；
4. 第（4）问：明确ΔW的物理意义（克服绳重和摩擦的额外功），结合重物重力对摩擦的影响分析ΔW的变化。
【解析】
（1）设滑轮组承担物重的绳子段数为n，根据滑轮组拉力公式$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，变形得$G_{动}=nF - G_{物}$。结合实验数据计算可得$G_{动}$的数值为2.3N，因此实验中所用动滑轮的重力一定小于2.3N；
（2）同一滑轮组，动滑轮重力不变，摩擦随物重变化较小。提升物体越重，有用功$W_{有}=G_{物}h$越大，总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，有用功在总功中的比例越高，机械效率越高；
（3）选项分析：
A. 加速拉动弹簧测力计，拉力偏大，总功偏大，机械效率偏小；
B. 拉力读数错误偏大，总功偏大，机械效率偏小；
C. 钩码磨损，实际质量小于标注值，计算有用功时用标注的大质量，导致有用功计算值偏大，机械效率偏大；
D. 弹簧测力计未调零，拉力读数偏大，总功偏大，机械效率偏小；
故选C；
（4）$\Delta W = W_{总} - W_{有用} - W_{轮}$，其中$W_{轮}$是克服动滑轮重力做的功，因此$\Delta W$本质是克服绳重和摩擦做的额外功。重物的重力越大，滑轮与绳子间的压力越大，摩擦力越大，克服摩擦做的功越多，故$\Delta W$越大。
【答案】
(1) 2.3 (2) 所提升物体越重 (3) C (4) 越大 重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大
【知识点】
滑轮组机械效率、影响机械效率的因素、滑轮组拉力计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关知识，涵盖机械效率的计算、影响因素及额外功的分析，需要学生熟练掌握滑轮组公式，理解机械效率的本质，区分不同因素对机械效率的影响，是一道中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
本题围绕滑轮组的特点及机械效率展开，需结合滑轮组公式、机械效率的影响因素分析各问题：
1. 第（1）问：利用滑轮组拉力公式，结合实验数据计算动滑轮重力的理论值，确定其范围；
2. 第（2）问：同一滑轮组，额外功主要来自动滑轮重力和摩擦，提升物体越重，有用功占总功的比例越高，机械效率越高；
3. 第（3）问：逐一分析各选项对总功、有用功的影响，判断机械效率的变化；
4. 第（4）问：明确ΔW的物理意义（克服绳重和摩擦的额外功），结合重物重力对摩擦的影响分析ΔW的变化。
【解析】
（1）设滑轮组承担物重的绳子段数为n，根据滑轮组拉力公式$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，变形得$G_{动}=nF - G_{物}$。结合实验数据计算可得$G_{动}$的数值为2.3N，因此实验中所用动滑轮的重力一定小于2.3N；
（2）同一滑轮组，动滑轮重力不变，摩擦随物重变化较小。提升物体越重，有用功$W_{有}=G_{物}h$越大，总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，有用功在总功中的比例越高，机械效率越高；
（3）选项分析：
A. 加速拉动弹簧测力计，拉力偏大，总功偏大，机械效率偏小；
B. 拉力读数错误偏大，总功偏大，机械效率偏小；
C. 钩码磨损，实际质量小于标注值，计算有用功时用标注的大质量，导致有用功计算值偏大，机械效率偏大；
D. 弹簧测力计未调零，拉力读数偏大，总功偏大，机械效率偏小；
故选C；
（4）$\Delta W = W_{总} - W_{有用} - W_{轮}$，其中$W_{轮}$是克服动滑轮重力做的功，因此$\Delta W$本质是克服绳重和摩擦做的额外功。重物的重力越大，滑轮与绳子间的压力越大，摩擦力越大，克服摩擦做的功越多，故$\Delta W$越大。
【答案】
(1) 2.3 (2) 所提升物体越重 (3) C (4) 越大 重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大
【知识点】
滑轮组机械效率、影响机械效率的因素、滑轮组拉力计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关知识，涵盖机械效率的计算、影响因素及额外功的分析，需要学生熟练掌握滑轮组公式，理解机械效率的本质，区分不同因素对机械效率的影响，是一道中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
11. 如图所示的滑轮组下挂一重为45 N的物体A，现用20 N的拉力F在4 s内将物体A匀速提升2 m。求：
（1）此过程中所做的有用功。
（2）滑轮组的机械效率。
（3）当克服摩擦和绳重所做的功为总功的5%时，求动滑轮的重力。
（1）此过程中所做的有用功。
（2）滑轮组的机械效率。
（3）当克服摩擦和绳重所做的功为总功的5%时，求动滑轮的重力。
答案
11. (1) 90 J (2) 75% (3) 12 N
解析
【分析】
要解决该滑轮组问题，首先确定承担物重的绳子段数n=3（观察滑轮组，动滑轮上有3段绳子承担物重）。（1）有用功是对物体做的功，利用公式W有用=Gh计算；（2）总功是拉力做的功，需先算出绳子自由端移动距离s=nh，再用W总=Fs计算，机械效率由η=W有用/W总×100%求得；（3）额外功包括克服动滑轮重力和摩擦、绳重的功，结合题目给出的摩擦和绳重功占总功的比例，先算出额外功中动滑轮对应的部分，再通过W动=G动h求出动滑轮重力。
【解析】
由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=3。
（1）有用功：W有用 = G_A h = 45 N × 2 m = 90 J；
（2）绳子自由端移动的距离：s = nh = 3 × 2 m = 6 m，总功：W总 = Fs = 20 N × 6 m = 120 J；
滑轮组的机械效率：η = (W有用 / W总) × 100% = (90 J / 120 J) × 100% = 75%；
（3）克服摩擦和绳重所做的功：W摩绳 = 5% × W总 = 0.05 × 120 J = 6 J；
额外功：W额 = W总 - W有用 = 120 J - 90 J = 30 J；
克服动滑轮重力做的额外功：W动 = W额 - W摩绳 = 30 J - 6 J = 24 J；
由W动 = G动 h得，动滑轮的重力：G动 = W动 / h = 24 J / 2 m = 12 N；
【答案】
（1）90 J；（2）75%；（3）12 N
【知识点】
滑轮组有用功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题考查滑轮组的相关计算，核心是明确承担物重的绳子段数，区分有用功、总功与额外功，掌握各公式的应用，属于基础计算题型，需细心分析额外功的组成。
【难度系数】
0.6
要解决该滑轮组问题，首先确定承担物重的绳子段数n=3（观察滑轮组，动滑轮上有3段绳子承担物重）。（1）有用功是对物体做的功，利用公式W有用=Gh计算；（2）总功是拉力做的功，需先算出绳子自由端移动距离s=nh，再用W总=Fs计算，机械效率由η=W有用/W总×100%求得；（3）额外功包括克服动滑轮重力和摩擦、绳重的功，结合题目给出的摩擦和绳重功占总功的比例，先算出额外功中动滑轮对应的部分，再通过W动=G动h求出动滑轮重力。
【解析】
由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=3。
（1）有用功：W有用 = G_A h = 45 N × 2 m = 90 J；
（2）绳子自由端移动的距离：s = nh = 3 × 2 m = 6 m，总功：W总 = Fs = 20 N × 6 m = 120 J；
滑轮组的机械效率：η = (W有用 / W总) × 100% = (90 J / 120 J) × 100% = 75%；
（3）克服摩擦和绳重所做的功：W摩绳 = 5% × W总 = 0.05 × 120 J = 6 J；
额外功：W额 = W总 - W有用 = 120 J - 90 J = 30 J；
克服动滑轮重力做的额外功：W动 = W额 - W摩绳 = 30 J - 6 J = 24 J；
由W动 = G动 h得，动滑轮的重力：G动 = W动 / h = 24 J / 2 m = 12 N；
【答案】
（1）90 J；（2）75%；（3）12 N
【知识点】
滑轮组有用功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题考查滑轮组的相关计算，核心是明确承担物重的绳子段数，区分有用功、总功与额外功，掌握各公式的应用，属于基础计算题型，需细心分析额外功的组成。
【难度系数】
0.6
