1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（）AA物体受到的绳子的拉力为15NB若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35NC动滑轮拉B物体的效率为75%D若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W【答案】C【解析】【分析】【详解】AA物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力f=0.2G=0.2100N=20N故A物体受到的绳子的拉力为20N，故A错误；B 若把B的重增加一倍，但A与地面
2、的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故B错误；C由图可知，n=2， A物体对绳子的拉力等于A物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力G动=2F-GB=2f- GB=220N-30N=10N不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率=75%故C正确；D若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N， 拉力的功率P=Fv=40N0.1m/s=4W故D错误。故选C。2在如图所示的滑轮组中，用大小为5N的拉力F拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为
3、90%，则物体与地面之间的摩擦力为_N。【答案】9【解析】【分析】【详解】由图知，n=2，拉力端移动距离s=2s物=21m=2m拉力做功W总=Fs=5N2m=10J有用功为则物体与地面之间的摩擦力为3如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦若GAGB，则甲_乙；若FA=FB，则GA_GB（选填“”、“”或“=”）【答案】 【解析】【分析】【详解】不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：=100%=100%=100%=100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大
4、，且动滑轮的重力相等，所以，GAGB时，甲乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F=（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nFG动，则FA=FB时，提升物体的重力关系为GAGB4小徐用如图所示的装置将重为600N的木箱A，以0.5m/s的速度从斜面底端匀速拉到顶端。拉力F=150N，斜面长L=5m，高h=2m，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，此装置的机械效率是_，拉力F的功率是_W，木箱A与斜面间的摩擦力是_N。【答案】80% 150 60 【解析】【分析】【详解】1将木箱拉到顶端所做的有用功而动滑轮绳子端的拉力F=150N，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计,那么木箱受到的拉力F1
5、=2F=2150N=300N通过斜面所做的总功W总=F1s=300N5m=1500J所以此装置的机械效率2由题意知，木箱的速度为0.5m/s，则绳子端的速度v=20.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150N1m/s=150W3在斜面上克服摩擦力做的额外功为W额=W总-W有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f=60N5用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg 的物体，在重物上升1m的过程中，拉力F的功率为25W，此时滑轮组的机械效率为80%，则拉力做的有用功是_J，重物上升的速度是_m/s；若用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为_N。（不考虑绳重和摩擦）【答案】
6、40J 0.5m/s 45N 【解析】【分析】【详解】1有用功为2拉力做的总功为做功所需的时间为所以重物上升的速度为3上问中拉力为动滑轮重力为所以用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为6如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用、匀速提升相同物体升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。则拉力_，甲、乙两个滑轮组的机械效率_。（均选填“”或“=”）【答案】 = 【解析】【详解】1由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n甲=2，n乙=3，不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为所以，甲的拉力大于乙的拉力。2将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重
7、和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由可知，甲的效率等于乙的效率。7如图所示，用8 N的拉力F拉着物体A在水平面匀速运动了1 m。已知物体A重40 N，与水平面的接触面积是100cm2，它在水平面运动时受到的摩擦力是12N，则拉动时重物对地面的压强是_Pa，滑轮组的机械效率是_。【答案】4103 75% 【解析】【详解】1重物对地面的压强为：；2由图可知，动滑轮上绳子的段数为n=2，绳子自由端移动的距离为：；克服摩擦力做的有用功为：；总功为：；机械效率为：。8建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速
8、起吊重4.2103N的物体时，物体5s内上升了10m，此过程中有用功为_J，钢丝绳移动的速度为_m/s；若此时滑轮组的机械效率为70%，则拉力F为_N，拉力F的功率为_W。【答案】4.2104 6 2000 1.2104 【解析】【分析】【详解】1滑轮组在匀速起吊物体的过程中做的有用功为2看图可知绳子股数n=3。钢绳末端移动距离为则钢绳移动的速度为3由滑轮组机械效率得4拉力功率9如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1_F2，机械效率A_B。（填“”“=”或“”）【答案】 = 【解析】【分析】【详解】1由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉
9、力分别为，所以2不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即。10用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s（不计绳重、摩擦及阻力，水=1103kg/m3，g=10N/kg），则物体浸没在水中时受到的浮力为_N；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为_。【答案】120 80% 【解析】【分析】由图甲可知，承担物重的绳子股数n=2，则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的2倍；由图乙可知圆柱体A离开水面后拉力F的功率，利用
10、求绳子自由端的拉力，而不计绳重、摩擦及阻力，拉力，据此求A的重力；由图乙可知圆柱体A在水中拉力F的功率，由得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力，据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用求物体浸没水中时的机械效率。【详解】1由图甲可知，n=2，则拉力F拉绳的速度由图乙可知，圆柱体A离开水面后拉力F的功率420W，由得，绳子自由端的拉力不计绳重、摩擦及阻力，拉力，A的重力由图乙可知，圆柱体A在水中拉力F的功率300W，由得，绳子自由端的拉力不计绳重、摩擦及阻力，拉力，物体浸没在水中时受到的浮力2物体浸没在水中的机械效率11如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的
11、高度h，若所用拉力F1=F2，已知甲的机械效率50%，则（不计绳重及摩擦）（ ）A乙的机械效率75%B乙的机械效率80%C拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3：2D甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3：1【答案】ACD【解析】【分析】【详解】AB已知甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，由公式可知，甲、乙两个滑轮组所做的有用功相同；甲图滑轮组绳子的股数n=3，故S甲=3h，乙图滑轮组绳子的股数n=2，故S乙=2h，而拉力F1=F2，则甲、乙两个滑轮组所做的总功为所以甲的机械效率为乙的机械效率为因为，所以故A正确，B错误；C拉力F1做的功与拉力F2做的功之比为故C正确；D因为化简得，由
12、解得，所以G动1：G动2=G：=3:1故D正确。故选ACD。12为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（）A0s1s内，地面对物体的支持力是10NB1s2s内，拉力F做的功是62.5JC2s3s内，拉力F的功率是300WD2s3s内，滑轮组的机械效率是62.5%【答案】C【解析】【分析】【详解】A从图乙可以看到，时间从第2s到第3s时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小
13、等于重物和动滑轮的总重，即由题意可知，0s1s内，地面对物体的支持力符合关系式从图甲可以看到，解得，A错误；B从图甲可以看到，1s2s内，拉力F的大小是50N，物体上升的高度是1.25m，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是拉力F做的功是拉力F做的功是，B错误；C2s3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度根据可知，拉力F的功率拉力F的功率是300W，C正确；D2s3s内，物体上升的高度拉力F的大小是40N，则滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率约是，D错误。故选C。13如图所示的滑轮组，每个滑轮重2N，把一个重为12N的物体在2s内匀速提升0.2m，不计绳重和
14、摩擦，则（）A绳子自由端的拉力F为6NB绳子自由端移动速度为0.1m/sCF所做的有用功为2.8JD滑轮组的机械效率约为85.7%【答案】D【解析】【分析】【详解】由图可知绳子承担重物的段数n为2。A绳子自由端的拉力故A错误；B物体移动的速度则绳子自由端移动速度故B错误；C拉力F做的功为总功物体克服重力做的功为有用功故C错误；D物体克服重力为有用功则滑轮组的机械效率故D正确。故选D。14某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s内把重物G1和G2提高10cm，已知Fl和F2的大小均为2N，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。下列说法中不正确的是（）A重物G1的重力
15、大小为5.5NB乙滑轮组所做的有用功是0.7JCF1和F2做功的功率之比为3:4D两个滑轮组的机械效率之比为4:3【答案】D【解析】【分析】【详解】A从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知解得，重物G1的重力大小为5.5N，A正确，不合题意；B在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知解得，重物升高的高度是，乙滑轮组所做的有用功是乙滑轮组所做的有用功是，B正确，不合题意；C重物G1移动的速度是甲图中绳端移动的速度是重物G2移动的速度是乙图中绳端移动的速度是那么可知F1和F2做功的功率之比是F
16、1和F2做功的功率之比为3:4，C正确，不合题意；D甲滑轮组所做的有用功是所做的总功是乙滑轮组所做的总功是由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是，那么两个滑轮组的机械效率之比是两个滑轮组的机械效率之比是；D错误，符合题意。故选D。15用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A，要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力F随时间t变化的关系如图甲所示，物体A上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在12s内，滑轮组的机械效率为80%，则下列判断中正确的是 A物体A的重为1500NB动滑轮的重为400NC物体A从静止开始上升1s后，拉力的功率为500WD若将物体A换成重为
17、900N的物体B，则在匀速提升物体B的过程中，滑轮组的机械效率将变为75%【答案】D【解析】【分析】【详解】用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A，要求滑轮的个数要用完，则承担物重和动滑轮重的绳子段数为3，如图所示：A已知在1s2s内，滑轮组的机械效率为80%，由甲图可知，在12s内拉力，由可得物体A的重是故A错误；B不计绳重和摩擦，根据得动滑轮的重是故B错误；C由甲图知，1s后的拉力F=500N，由乙图可知1s后物体的速度，则绳子自由端移动的速度所以拉力F的功率故C错误；D若将重物A的重力减小为900N，由于滑轮组不变，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率故D正确。故选D。1
18、6某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力的功率随时间变化的图象如图乙，已知动滑轮的重力是60N，物体上升的速度始终是1m/s，不计绳重、摩擦及阻力， ，g= 10N/kg，下列说法中正确的是（ ）物体的重力是420N；物体浸没在水中时受到的浮力100N；物体的密度是3 10 3kg/m3；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率80%。ABCD【答案】D【解析】【分析】【详解】由图乙知，当物体A离开水面后，滑轮组绳子端的功率P=420W，而绳子端的速度v1=2v=21m/s=2m/s据P=Fv得，此时绳子端的拉力不计绳重及摩擦，由得，物体A的重力物体A浸没在水中时，滑轮组绳子
19、端的拉力那么物体A对动滑轮的拉力此时物体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力、浮力的作用，而匀速向上运动，那么物体A所受的浮力F浮=G物-F拉=360N-240N=120N物体A浸没时，据阿基米德原理得物体A的质量物体A的密度物体A浸没在水中时，滑轮组所做的有用功和总功分别为W有=F拉h，W总=F1s=F12h机械效率故ABC错误，D正确。故选D。17如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体，物体上升的速度保持 1m/s 不变，已知物体重 1.2N，密度为1.6kg/。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为 l2，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，下列结
20、果错误的是（ ）A物体出水前牵引车拉力的功率为500WB物体浸没在水中受到的浮力为750NC物体在出水面前，牵引车的拉力为250ND物体在出水面前，滑轮组的效率是60%【答案】A【解析】【分析】【详解】物体的质量为物体的体积物体浸没水中时，排开液体体积等于物体体积，所受的浮力为在出水面前、后牵引车作用于绳子上的拉力之比为l2，即则可得物体在出水面的拉力为物体上升的速度保持1m/s不变，则牵引车的速度为3m/s，故物体出水前牵引车拉力的功率为物体出水前滑轮组的效率是A物体出水前牵引车拉力的功率为750W，A错误，故A项符合题意；B物体浸没在水中受到的浮力为750N，B正确，故B项不符合题意；C物
21、体在出水面前，牵引车的拉力为250N，C正确，故C项不符合题意；D物体在出水面前，滑轮组的效率是60%，D正确，故D项不符合题意。故选A。18如图所示，质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物，第一次提升货物的质量为100kg，第二次提升货物的质量为200kg，小刚第二次提升货物时拉力做功的功率为220W。已知滑轮A、B的质量均为4kg，滑轮C的质量为8kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，取10N/kg，关于小刚提升货物的分析，下列说法中正确的是A第一次提升货物时，小刚对高台的压力为500NB第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率为83.3%C第二次提升货物时，货物上升的速度约为0.
22、6m/sD第二次提升货物时，小刚对高台的压力为800N【答案】BC【解析】【详解】A第一次提升货物时，滑轮B所受向下的拉力为小刚受到向下的拉力为；小刚对高台的压力，A错误；B第一次提升货物时滑轮组的机械效率为，B正确；C第二次的拉力，分析方法同第一次提升货物时分析拉力的过程，解得，根据公式，C正确；D根据选项A的解法，同样能够解出第二次小刚对高台的压力为1066.7N，D错误。19建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速上升，绳重及摩擦均忽略不计；这三次拉力依次为、F2、F3，效率为、，则ABCD【答案】BD【解析】【分析】【详解】如图有两段绳子承担物重，当绳重及摩擦均忽略不计，设一块砖收到的重力为G，人对绳子的拉力是所以，由于三次提起重物时动滑轮受到重力不变，所以提起物体重力越大，机械效率越高，故。故选BD。20在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N的钩码匀速向上提升，拉力为2N，2s内钩码上升0.2m。此过程中有用功为_J，拉力做功的功率为_W，动滑轮的机械效率为_%。【答案】0.6 0.4 75 【解析】【分析】【详解】1拉动的过程中做的有用功就是克服钩码重力所做的功，即为2绳子移动的距离为拉力所做的功为拉力的功率为3动滑轮的机械效率为
