一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計算問題1．如圖所示，用規(guī)格相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組，分別將兩個重力相同的物體G1和G2在相同時間內(nèi)勻速提升相同高度，若不計繩重和摩擦，比較甲、乙兩滑輪組，下列說法正確的是A．甲滑輪組省力，乙滑輪組的機(jī)械效率大B．乙滑輪組省力，乙滑輪組的機(jī)械效率大C．乙滑輪組省力，甲滑輪組的機(jī)械效率大D．甲、乙滑輪組做的有用功相同，甲、乙滑輪組機(jī)械效率一樣大【答案】D【解析】【詳解】由題知，動滑輪重相同，提升的物體重也相同，不計繩重及摩擦，拉力，由圖知，n甲=3，n乙=2，則繩端的拉力分別為：，，所以，則甲滑輪組更省力；因為不計繩重及摩擦，動滑輪重相同，提升的物體重和高度都相同，由、可知，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則拉力做的總功相同，因為，所以兩滑輪組的機(jī)械效率相同；綜上所述，故選D。2．如圖所示，用一動滑輪拉一物體A以0.5m/s的速度在水平面上作勻速直線運(yùn)動，物體A重為20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力為2.5N，則在2s內(nèi)拉力做的功是________J，滑輪的機(jī)械效率是________（不計滑輪重力）．【答案】580%【解析】【分析】【詳解】物體2s移動的距離：s=vt=0.5m/s×2s=1m，∵使用的是動滑輪，∴拉力移動的距離：s′=2s=2×1m=2m，拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J；∵物體受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，∴f=0.2G=0.2×20N=4N，滑輪的機(jī)械效率：η====80%．故答案為5，80%．3．如圖所示的滑輪組（不計滑輪重、繩與滑輪的摩擦），在拉力F的作用下，物體水平向左做勻速直線運(yùn)動，彈簧測力計的示數(shù)為6N，則物體受到地面的摩擦力大小為_________N。一段時間內(nèi)物體沿水平方向移動了5m，拉力F做功_____J?！敬鸢浮?260【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，n=2，彈簧測力計的示數(shù)為6N，則拉力為6N，摩擦力f=2×6N=12N摩擦力為12N。[2]拉力移動的距離s′=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N×10m=60J拉力做的功為60J。4．如圖甲是一艘完全依靠太陽能驅(qū)動的船，該船長30米，寬15米，排水量60噸，船的表面安裝有太陽能電池板，接收太陽能的功率為1.6×105W，若接收的太陽能只用來驅(qū)動船前進(jìn)。在一次航行中，從某一時刻開始，太陽能船受到水平方向的牽引力F隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，船的運(yùn)動速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖丙所示。（g取10N/kg），則滿載時太陽能船受到的浮力是___________N；第50s到第100s的運(yùn)動過程中，太陽能船的效率是_________。【答案】【解析】【分析】【詳解】[1]由題意可知，排水量60t，則滿載時太陽能船受到的浮力是[2]由題意可知，第50s到第100s的運(yùn)動過程中，太陽能船移動的距離是這段時間牽引力所做的功是總功是那么太陽能船的效率是5．如圖所示，用8N的拉力F拉著物體A在水平面勻速運(yùn)動了1m。已知物體A重40N，與水平面的接觸面積是100cm2，它在水平面運(yùn)動時受到的摩擦力是12N，則拉動時重物對地面的壓強(qiáng)是_______Pa，滑輪組的機(jī)械效率是______?！敬鸢浮?×10375%【解析】【詳解】[1]重物對地面的壓強(qiáng)為：；[2]由圖可知，動滑輪上繩子的段數(shù)為n=2，繩子自由端移動的距離為：；克服摩擦力做的有用功為：；總功為：；機(jī)械效率為：。6．用如圖甲所示的滑輪組在同一平面上均以0.2m/s的速度勻速拉動不同物體。根據(jù)測量結(jié)果畫出了該滑輪組機(jī)械效率與物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖像，如圖乙所示。若不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，當(dāng)物體向右運(yùn)動0.3m，繩子自由端移動__________m；當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為60%時，拉力Fb的功率是__________W?！敬鸢浮?.950【解析】【分析】【詳解】[1]有丙圖可知，繩子股數(shù)，物體向右運(yùn)動0.3m，則繩子自由端移動的距離[2]由丁圖，當(dāng)物體受到的摩擦力是100N時，滑輪組機(jī)械效率為50%，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，則則當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為60%時，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，物體受到摩擦力的大小則不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，由圖知繩子股數(shù)，拉力Fb為物體運(yùn)動速度0.2m/s不變，則繩端移動速度則拉力Fb的功率，由則7．如圖，拉力F將重120N的物體沿水平方向移動1m，用時1s。運(yùn)動時，物體與地面之間的摩擦力為30N，此時滑輪組的機(jī)械效率為80%。下列說法正確的是（）A．拉力F＝10N B．克服動滑輪重力做額外功7.5JC．動滑輪重7.5N D．拉力的功率是37.5W【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動滑輪，即n=3，該滑輪組的機(jī)械效率則繩子自由端的拉力故A錯誤；B．滑輪組對物體做的有用功滑輪組做的總功額外功為由于繩有重力，繩與滑輪之間有摩擦力，故此額外功包括對動滑輪做的功和克服繩重及繩與滑輪之間的摩擦做功的總和，故克服動滑輪重力做的額外功應(yīng)小于7.5J，故B錯誤；C．由B知對動滑輪重力做的額外功小于7.5J，動滑輪上升的高度為1m，根據(jù)知，動滑輪重小于7.5N，故C錯誤；D．拉力做的總功為37.5J，用時1s，由得拉力的功率為故D正確。故選D。8．如圖所示，一工人利用如圖所示的滑輪組在10s內(nèi)將質(zhì)量為40kg的物體勻速提升3m，此過程中工人對地面的壓強(qiáng)為6000Pa。已知工人與地面的接觸面積為500cm2，工人的質(zhì)量和動滑輪質(zhì)量之和為80kg，不計繩重和摩擦。則下列說法錯誤的是（）A．工人用提升400N重物的過程中，動滑輪做的有用功為1200JB．工人用提升400N重物的過程中，繩子自由端移動的速度為0.6m/sC．用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為80%D．工人的質(zhì)量為60kg【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．動滑輪做的有用功故A正確，不符合題意；B．由圖知，繩子段數(shù)n=2，物體勻速提升3m，繩子自由端移動距離s=6m，繩子自由端移動的速度為故B正確，不符合題意；CD．工人對地面的壓強(qiáng)為6000Pa，工人與地面的接觸面積為500cm2=0.05m2，所以工人對地面的壓力設(shè)動滑輪質(zhì)量為m動，則人的質(zhì)量m人=80kg-m動因為n=2，所以代入數(shù)據(jù)，得出m動=20kg，m人=60kg，故D正確，不符合題意。用該滑輪組提升重為600N的物體，機(jī)械效率為故C錯誤，符合題意。故選C。9．工人用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定，滑輪組的機(jī)械效率隨建材重力變化的圖像如圖乙所示，滑輪和繩的摩擦力及繩重忽略不計。則：（1）若某次運(yùn)送建材的質(zhì)量為40kg，滑輪組的機(jī)械效率是_______。動滑輪的重力是_______N。（2）若工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升12m，作用在繩上的拉力為500N時，拉力的功率是_______W，運(yùn)送建材的重力是_______N，此時的機(jī)械效率是_______。【答案】50%40020060060%.【解析】【分析】【詳解】(1)[1]建材質(zhì)量為40kg，其重力為由圖乙得，當(dāng)建材重力為400N時，滑輪組機(jī)械效率為50%。[2]此時機(jī)械效率解得G動=400N。(2)[3]滑輪組由一個動滑輪和一個定滑輪組成，與動滑輪相連的繩子有兩段，則該滑輪組可以省一半的力，建材向上提升了12m，則繩子段移動的距離為24m，拉力功率[4]滑輪組省一半的力，所以解得。[5]此時的機(jī)械效率為10．如圖所示，物體A在拉力的作用下沿水平面勻速運(yùn)動了一段距離s，試比較拉力F1、F2及拉力所做的功W1、W2的大?。ɑ喼?、繩重及繩與滑輪之間的摩擦不計）。下列判斷正確的是A．F1=2F2W1=W2B．F1=F2W1=W2C．F1=4F2W1=W2D．F1=F2W1=W2【答案】C【解析】【詳解】物體A在兩種情況下的摩擦力f相等，上圖滑輪是動滑輪，下圖滑輪的軸固定不動，可以看做是特殊使用的定滑輪。則：F1=2fF2=f故：F1=4F2根據(jù)功的公式可知：W1=F1×s=2f×s=fsW2=F2×2s=f×2s=fs故：W1=W2，故選C。11．建筑工地上需要將6塊相同的磚從地面運(yùn)送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分三次運(yùn)送，第一次運(yùn)1塊，第二次運(yùn)2塊，第三次運(yùn)3塊，每次運(yùn)送時，磚都勻速上升，繩重及摩擦均忽略不計；這三次拉力依次為、F2、F3，效率為、、，則A． B．C． D．【答案】BD【解析】【分析】【詳解】如圖有兩段繩子承擔(dān)物重，當(dāng)繩重及摩擦均忽略不計，設(shè)一塊磚收到的重力為G，人對繩子的拉力是所以，由于三次提起重物時動滑輪受到重力不變，所以提起物體重力越大，機(jī)械效率越高，故。故選BD。12．如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運(yùn)動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面對它的水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數(shù)為12N。下列說法正確的是（）A．物體A受到的摩擦力為10N B．拉力F的功率為1.5WC．滑輪組的機(jī)械效率為80% D．拉力F增大到15N時，物體B開始向左運(yùn)動【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．物體B靜止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力、地面對它向左的摩擦力和物體A對它向左的摩擦力，所以兩個摩擦力之和為12N，即則；根據(jù)相互作用力的知識可知，物體A受到的摩擦力為故A錯誤；B．由圖知，水平使用滑輪組，n=2，拉力端移動速度則拉力做功的功率故B錯誤；C．滑輪組的機(jī)械效率故C正確；D．若拉力F增大到15N時，A在運(yùn)動過程中，A對B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運(yùn)動狀態(tài)不會改變，即物體B仍然靜止，不會向左運(yùn)動，故D錯誤。故選C。13．如圖所示，小型牽引車通過滑輪組勻速打撈起深井中的均質(zhì)物體，物體上升的速度保持1m/s不變，已知物體重1.2×N，密度為1.6×kg/。測得物體在出水面前、后牽引車作用在繩子上的拉力之比為l∶2，若不計摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg，下列結(jié)果錯誤的是（）A．物體出水前牽引車?yán)Φ墓β蕿?00WB．物體浸沒在水中受到的浮力為750NC．物體在出水面前，牽引車的拉力為250ND．物體在出水面前，滑輪組的效率是60%【答案】A【解析】【分析】【詳解】物體的質(zhì)量為物體的體積物體浸沒水中時，排開液體體積等于物體體積，所受的浮力為在出水面前、后牽引車作用于繩子上的拉力之比為l∶2，即則可得物體在出水面的拉力為物體上升的速度保持1m/s不變，則牽引車的速度為3m/s，故物體出水前牽引車?yán)Φ墓β蕿槲矬w出水前滑輪組的效率是A．物體出水前牽引車?yán)Φ墓β蕿?50W，A錯誤，故A項符合題意；B．物體浸沒在水中受到的浮力為750N，B正確，故B項不符合題意；C．物體在出水面前，牽引車的拉力為250N，C正確，故C項不符合題意；D．物體在出水面前，滑輪組的效率是60%，D正確，故D項不符合題意。故選A。14．用圖所示的裝置將重為為800N的正方體石料A從水中提升出來。在卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力作用下，使A經(jīng)歷了三個過程∶過程I為A浸沒在水中豎直勻速上升的過程，過程Ⅱ為A上表面剛露出水面到下表面剛離開水面豎直勻速上升的過程，過程Ⅲ為A在空中豎直勻速上升的過程。過程I中卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力大小為F=500N。若不計繩重和輪與軸間的摩擦，不計水中提升時水對A的阻力，不計A被提出水面所帶水的質(zhì)量，下列判斷中正確的是（）A．若過程I和過程Ⅱ中提升A的高度相同，則兩過程中動滑輪所做的有用功相同B．過程I和過程II中卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力大小相同C．過程Ⅲ中提升A的機(jī)械效率η一定小于80%D．此裝置中動滑輪的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．過程I、Ⅱ中動滑輪提供的拉力等于A的重力減A受到的浮力，但過程Ⅱ中物塊排開水的體積變小，則浮力不斷變小，拉力增大，提升相同的高度，由可知過程I中動滑輪所做的有用功與過程Ⅱ中動滑輪所做的有用功不相等，故錯誤；B．過程I和過程II中動滑輪提供的拉力大小不同，由可知卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力大小不同，故錯誤；CD．過程I中過程Ⅲ中又因為則故CD正確。故選CD。15．用如圖甲所示的動滑輪提升一批建筑材料。工人豎直向上拉動輕繩的自由端將建筑材料以0.1m/s的速度勻速提升，此過程中，作用在繩子自由端的拉力F所做的功W隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示已知這批建筑材料的總質(zhì)量為70kg，滑輪的摩擦不可忽略g取10N/kg。下列說法中正確的是（）A．繩子自由端拉力做功的功率為80WB．繩子自由端的拉力F大小為400NC．用該滑輪提升這批建筑材料的機(jī)械效率約為87.5%D．若用這個動滑輪以0.1m/s的速度勻速提升總質(zhì)量為100kg的建筑材料，則對繩子自由端豎直向上的拉力的功率為110W【答案】ABC【解析】【分析】【詳解】A．由圖乙可知，拉力在100s內(nèi)做功，則拉力做功功率故A項正確；B．圖中使用的是動滑輪，拉力端移動速度由可得拉力大小故B項正確；C．建材受到的重力則動滑輪機(jī)械效率故C項正確；D．若忽略繩重和滑輪的摩擦力不計，拉力則動滑輪重力提升總質(zhì)量為100kg的建材材料時，建材重力拉力拉力做功的功率因為不能忽略繩重和滑輪的摩擦力，所以拉力的功率不等于110W，故D項錯誤。故選ABC。16．一位建筑工人用如圖所示的裝置把建筑材料運(yùn)送到樓上，已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2，人對繩子的拉力為F，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計繩重及摩擦。下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的距離為3h B．工人做的有用功為m2ghC．該滑輪組的機(jī)械效率為 D．使用該裝置一定省力【答案】BC【解析】【分析】【詳解】A．由圖知：作用在動滑輪上的繩子有2段，繩子拉下的長度是s=2h故A錯誤；B．有用功為W有用=Gh=m2gh故B正確；C．總功為W總=Fs=F×2h=2Fh機(jī)械效率為故C正確；D．如果拉力則裝置不省力，故D錯誤。故選BC。17．某工地利用如圖所示的滑輪組，將重180N的物體豎直向上勻速提起2m，用時5s。卷揚(yáng)機(jī)的拉力F為80N（不計繩重和摩擦）。以下相關(guān)計算正確的是（）A．有用功是400J B．動滑輪的重力為60NC．拉力F的功率為72W D．動滑輪的機(jī)械效率為75%【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．有用功為故A錯誤；B．因不計繩重和摩擦，則動滑輪的重力為故B正確；C．繩子移動的距離為拉力F做的功為拉力F的功率為故C錯誤；D．滑輪組的機(jī)械效率為故D正確。故選BD。18．如圖所示，在時間t內(nèi)，將重為G的貨物勻速提升了h，工人對繩子豎直向下的拉力恒為F，下列說法正確的是（）A．拉力做的額外功是B．有用功為C．拉力F的功率為D．滑輪組的機(jī)械效率隨h的增大而增大【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AB．由題意可知，滑輪組做的有用功是；三段繩子托著動滑輪，貨物上升高度是h，那么繩子自由端移動的距離是，拉力做的總功是拉力做的額外功是A錯誤、B正確；C．由上述可知，在時間t內(nèi)，繩子自由端移動的速度是那么根據(jù)可知，拉力F的功率是C正確；D．由上述可知，滑輪組的機(jī)械效率是從上式可看到，滑輪組的機(jī)械效率與h無關(guān)，D錯誤。故選BC。19．為運(yùn)送物體搭制的斜面如圖所示，斜面長為s，高為h，用沿斜