【分析】
这道题围绕古代到现代的各类机械场景展开，解题思路可以按模块逐步推进：
1. 第一题判断绞车相关说法：首先牢记功的原理，任何机械都不可能省功，再结合定滑轮、轮轴的工作特点逐一排除错误选项；
2. 第二题分析中世纪吊车：回忆定滑轮的基础作用，结合轮轴的省力规律分析其功能，再从省力的核心（增大动力臂、减小阻力）、提高机械效率的核心（减小额外功占比）推导对应的措施；
3. 第三题分析塔式起重机：第一小问用杠杆平衡条件，起重臂越长说明阻力力臂越大，在支点另一侧平衡重的力臂不变时，需要更大的平衡重重力才能维持平衡；第二小问根据滑轮轴是否固定判断定/动滑轮，再数滑轮组承担物重的绳子段数，结合最大拉力算出最大物重，进而得到货物最大质量；第三小问明确重力做功的条件是物体沿重力方向移动距离，水平移动时重力不做功，再结合不计动滑轮、绳重摩擦的条件，得到钢丝绳总功等于克服物体重力的功；第四小问利用滑轮组机械效率的变形公式反推拉力F，再计算拉力的总功，结合时间得到功率。
【解析】
1. 选择题逐个分析选项：
A选项：根据功的原理，使用任何机械都不能省功，A错误；
B选项：上方的滑轮是定滑轮，作用是改变力的方向，B正确；
C选项：绞车的轮轴动力作用在轮上，属于省力轮轴，省力但费距离，不能省距离，C错误；
D选项：绞车的结构是定滑轮加轮轴，没有动滑轮，D错误。因此选B。
2. (1) 定滑轮的本质是等臂杠杆，作用是改变力的方向，不能省力；该吊车的轮轴动力作用在大轮上，动力臂大于阻力臂，属于省力轮轴，作用是省力。
(2) 轮轴的省力规律是：轮半径越大、轴半径越小越省力，同时减小组件间的摩擦也可以减小额外阻力实现省力，因此省力措施可写增大轮的半径、减小运动组件间的摩擦力；提高机械效率需要减小额外功占总功的比例，因此可以通过减小运动组件间的摩擦力减小额外功，也可以增大每次提升重物的质量增大有用功占比，提升机械效率。
3. (1) 根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，起重臂越长，吊起货物的阻力力臂越大，在阻力（物重）、平衡重的力臂都不变的情况下，需要平衡重的重力更大，因此平衡重的质量应越大。
(2) 滑轮a的轴固定不动，是定滑轮；图乙滑轮组承担物重的绳子段数$n=2$，动滑轮重、绳重及摩擦不计，最大物重$G_{\mathrm{max}} = nF_{\mathrm{max}} = 2×3×10^4\ \mathrm{N} = 6×10^4\ \mathrm{N}$，对应的最大货物质量$m_{\mathrm{max}} = \frac{G_{\mathrm{max}}}{g} = \frac{6×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 6×10^3\ \mathrm{kg}$。
(3) 重力做功只在物体竖直上升阶段计算，水平移动时物体运动方向和重力方向垂直，重力不做功，因此克服重力做功$W_G = Gh = 1.2×10^4\ \mathrm{N} ×30\ \mathrm{m} = 3.6×10^5\ \mathrm{J}$；由于动滑轮重、绳重及摩擦不计，额外功为0，因此钢丝绳做功等于克服物体重力做的功，也是$3.6×10^5\ \mathrm{J}$。
(4) 图丙滑轮组$n=2$，机械效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}$，代入数据得$F=\frac{G}{n\eta}=\frac{8000\ \mathrm{N}}{2×80\%}=5000\ \mathrm{N}$；拉力移动距离$s=nh=2×0.5\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$，拉力做的总功$W_{\mathrm{总}}=Fs=5000\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=5000\ \mathrm{J}$，拉力的功率$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{5000\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{s}}=1000\ \mathrm{W}$。
【答案】
1. B
2. (1) 改变力的方向 省力
(2) 增大轮的半径、减小运动组件间的摩擦力 减小运动组件间的摩擦力、增大每次提升重物的质量
3. (1) 大
(2) 定滑轮 $6×10^{3}$
(3) $3.6×10^{5}$ $3.6×10^{5}$
(4) 5000 1000
【知识点】
1. 简单机械特点
2. 杠杆平衡条件
3. 滑轮组功与效率计算
【点评】
本题结合古代机械、中世纪机械和现代工程起重机的真实场景命题，将物理知识和生产生活实际紧密结合，既考察了学生对定滑轮、轮轴、杠杆等基础简单机械特点的记忆理解，又考察了滑轮组的功、功率、机械效率的综合计算能力，易错点是容易误将水平移动的距离计入重力做功的路程，以及机械效率公式的灵活变形应用，能有效检验学生对简单机械模块核心知识的掌握程度。
【难度系数】
0.6
