题目内容
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科技馆有一种神奇的装置，如图所示．借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重600N的一辆小型摩托车，并在5s内将摩托车提起了2m，求：（1）小明使用该装置时做的有用功为多少？
（2）小明拉力的功率为多少？
（3）小明提起摩托的过程中该装置的机械效率为多高？
（4）如果不计绳重和摩擦，已知小明体重500N，他最多提起多重的物体？
（5）如果不计绳重和摩擦，小明利用这个装置的最大机械效率为多少？
分析 由图知，木棒相当于滑轮，上下两木棒组成滑轮组，承担物重的绳子股数n=5．
（1）知道物体重和上升的高度，利用功的公式W=Gh计算有用功；
（2）知道物体的匀速上升高度，而s=nh，知道拉力，利用W=Fs求拉力做的功，应用功率公式求小明拉力做功的功率；
（3）应用机械效率的公式求滑轮组的机械效率；
（4）不计绳重和摩擦，提起小型摩托车时，拉力F=$\frac{1}{5}$（G+G轮），可求动滑轮重；小明施加的最大拉力等于小明重力，再利用最大拉力F最大=$\frac{1}{5}$（G最大+G轮）求最大物重；
（5）提升最大物重时，机械效率最高，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×5h}$=$\frac{G}{5F}$求此时机械效率．
解答 解：
（1）小明做的有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J；
（2）由图示可知，承重绳子的股数n=5，
拉力移动的距离：s=nh=5×2m=10m，
拉力做的总功：W总=Fs=150N×10m=1500J；
拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1500J}{5s}$=300W；
（3）该装置的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%；
（4）不计绳重和摩擦，提起小型摩托车时，拉力F=$\frac{1}{5}$（G+G轮），
则G轮=5F-G=5×150N-600N=150N，
小明体重G人=500N，施加的最大拉力F最大=G人=500N，
不计绳重和摩擦，最大拉力F最大=$\frac{1}{5}$（G最大+G轮），
最大物重G最大=5F-G轮=5×500N-150N=2350N；
（4）提升最大物重时，机械效率最高，此时机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×5h}$=$\frac{G}{5F}$=$\frac{2350N}{5×500N}$×100%=94%；
答：（1）小明使用该装置时做的有用功为为1200J；
（2）小明拉力的功率为为300W；
（3）小明提起摩托的过程中该装置的机械效率为80%；
（4）如果不计绳重和摩擦，已知小明体重500N，他最多提起2350N的物体；
（5）如果不计绳重和摩擦，小明利用这个装置的最大机械效率为94%．
点评 本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率、功率的计算，能看出木棒就是滑轮、确定承担物重的绳子股数是本题的突破口，要知道施加的最大拉力等于小明重力、提升最大物重时，机械效率最高．
如图所示是某压力测力计的电路原理示意图．图中电源电压为7.5V并保持不变；定值电阻R0的规格是“400Ω 15mA”，起保护电路的作用；G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器（电阻忽略不计）；R是一种新型电子元件，在压力不超过600N的前提下，其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示．| 压力F/N | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
| 电阻R/Ω | 280 | 260 | 240 | 220 | 200 | 180 |
铅笔斜放在盛水的碗中，我们看到水下部分被“抬高”了，这属于光的折射现象；让一束太阳光通过一种光学元件来研究太阳光的组成，如下图．图中方框内的光学元件是三棱镜，实验中，位于光屏a上方处（选填“a上方”或“b下方”）的光能使温度计示数明显升高，光屏上呈现的红、绿、蓝三种色光称为光的三原色．
如图是某舞蹈队赛前的排练现场，排练时平面镜前第一排演员小李距平面镜的距离是2米．则像到小李的距离是4m；排练时，站在队伍中间的教练发现小李的一个动作不规范，就赶忙前去指导小李在教练前去指导小李的过程中，教练在平面镜中的像将不变（选填“变大”“不变”或“变小”）：要想使演员在平面镜中成的像更亮一些，应将演员（选填“演员”或“平面镜”）照亮．
某实验小组在“测定滑轮组机械效率“的实验中得到数据如下表所示，第1，2，3次实验装置分别如图13中的甲，乙．丙所示 | 次数 | 钩码重G/N | 钩码上升高度h/m | 有用功W有用/J | 测力计拉力F/N | 测力计移动距离S/m | 总功W总/J | 机械效率/η |
| 1 | 2 | 0.1 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.27 | 74.10% |
| 2 | 4 | 0.1 | 0.4 | 1.6 | 0.3 | 0.48 | 83.80% |
| 3 | 4 | 0.1 | 1.1 | 0.5 | 0.55 |
（2）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重．滑轮组的机械效率越高（3）第3次实验中所做的有用功是0.4J．机械效率是80%．
（4）由第2，3次试验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关．
