一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計(jì)算問題1．如圖所示，甲乙兩個(gè)滑輪組，其中每個(gè)大小相同的滑輪質(zhì)量相同，用它們分別將相同的重物提高到相同的高度，不計(jì)繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．兩滑輪組繩自由端拉力相等 B．兩滑輪組機(jī)械效率相等C．乙滑輪組的額外功多 D．甲滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離多【答案】C【解析】【詳解】A．由圖可知，，n乙=4，不計(jì)繩重和摩擦，則，兩滑輪組繩自由端拉力不相等，故A錯(cuò)誤；B．不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率，兩滑輪組機(jī)械效率不相等，故B錯(cuò)誤；C．兩滑輪組的額外功；故乙滑輪組的額外功多，故C正確；D．兩滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離，則乙滑輪組繩自由端移動(dòng)的距離多，故D錯(cuò)誤；故選C。2．如圖的裝置中，物體B重為30N，每個(gè)滑輪重均為6N，不計(jì)繩重及滑輪的摩擦。現(xiàn)用水平力F=20N向右勻速拉動(dòng)物體A，物體B也隨滑輪勻速上升。則物體A受到的摩擦力為_________N，滑輪組的機(jī)械效率為_________%（百分號(hào)前保留2位小數(shù)）。【答案】883.33【解析】【分析】【詳解】[1]物體B重30N，動(dòng)滑輪重6N，滑輪組需要提升的動(dòng)滑輪與物體B總重為30N+6N=36N三段繩子與動(dòng)滑輪接觸，不考慮繩子重及摩擦，則需要對(duì)動(dòng)滑輪右邊的向上的繩子施加的力，物體才能勻速上升，以物體A為研究對(duì)象，其左邊的繩子對(duì)其施加了向左的12N的拉力，它受到的向右的拉力為20N，物體A處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，受到的力是平衡力，則其受到的向左的摩擦力為20N－12N=8N[2]滑輪組的機(jī)械效率為3．小黃用圖所示的滑輪組經(jīng)過10s的時(shí)間，用150N的拉力將一個(gè)重270N的重物提高1m，求此過程：拉力F自由端拉出的距離是_____m；小黃所做的有用功是_______J；總功是_______J；拉力做功的功率是______W?！敬鸢浮?27045045【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，滑輪組的承重繩子根數(shù)n=3根，則拉力自由端拉出的距離s=nh=3×1m=3m[2]有用功W有用=Gh=270N×1m=270J[3]總功W總=Fs=150N×3m=450J[4]拉力做功的功率4．在如圖所示的滑輪組中，用大小為5N的拉力F拉動(dòng)繩端，使物體水平向左勻速滑動(dòng)1m，不計(jì)繩重、滑輪重及繩子與滑輪之間的摩擦，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為90%，則物體與地面之間的摩擦力為_______N?！敬鸢浮?【解析】【分析】【詳解】由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)距離s=2s物=2×1m=2m拉力做功W總=Fs=5N×2m=10J有用功為則物體與地面之間的摩擦力為5．如圖所示，用F=50N的力通過滑輪組水平拉重為80N的物體使其向左勻速運(yùn)動(dòng)0.4m，在這個(gè)過程中拉力F做功為_____J，已知物體受到水平地面的摩擦力為60N，該滑輪組的機(jī)械效率為_____（忽略繩子和動(dòng)滑輪的重力）【答案】4060%【解析】【分析】首先判斷滑輪組有幾段繩子受力，計(jì)算出拉力移動(dòng)的距離，利用W=Fs拉力做的總功；滑輪組所做的有用功為克服物體A受到摩擦力所做的功，根據(jù)W=fs求出其大小，再根據(jù)效率公式求出滑輪組的機(jī)械效率。【詳解】[1]滑輪組有兩段繩子與動(dòng)滑輪接觸，所以有2段繩子有效受力，則繩子自由端移動(dòng)的距離s拉力F所做的總功W[2]滑輪組克服摩擦所做有用功W滑輪組的機(jī)械效率η=【點(diǎn)睛】本題考查水平使用滑輪組拉力的計(jì)算，有兩處關(guān)鍵的地方，一是滑輪組水平使用克服的是摩擦力，故題目已知物體重力是個(gè)干擾條件；二是對(duì)動(dòng)滑輪上繩子段數(shù)n的判斷。6．小徐用如圖所示的裝置將重為600N的木箱A，以0.5m/s的速度從斜面底端勻速拉到頂端。拉力F=150N，斜面長L=5m，高h(yuǎn)=2m，滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計(jì)，此裝置的機(jī)械效率是_________，拉力F的功率是_________W，木箱A與斜面間的摩擦力是______N?！敬鸢浮?0%15060【解析】【分析】【詳解】[1]將木箱拉到頂端所做的有用功而動(dòng)滑輪繩子端的拉力F=150N，滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計(jì),那么木箱受到的拉力F1=2F=2×150N=300N通過斜面所做的總功W總=F1s=300N×5m=1500J所以此裝置的機(jī)械效率[2]由題意知，木箱的速度為0.5m/s，則繩子端的速度v=2×0.5m/s=1m/s那么拉力F的功率P=Fv=150N×1m/s=150W[3]在斜面上克服摩擦力做的額外功為W額=W總-W有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f==60N7．如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用、勻速提升相同物體升高到相同的高度，不計(jì)繩子重和摩擦。則拉力__________，甲、乙兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率__________。（均選填“<”“>”或“=”）【答案】>=【解析】【詳解】[1]由題意可知，兩滑輪組中動(dòng)滑輪的重力相等，提升物體的重力相等，由圖可知，n甲=2，n乙=3，不計(jì)繩子重和摩擦，則所用的拉力分別為所以，甲的拉力大于乙的拉力。[2]將同一物體在相同時(shí)間內(nèi)勻速提升相同高度時(shí)，因不計(jì)繩子重和摩擦，拉力做的功等于克服物體重力和動(dòng)滑輪重力所做的功，克服物體重力做的功為有用功，所以，拉力做的總功相等，所做的有用功相等，由可知，甲的效率等于乙的效率。8．在“再探動(dòng)滑輪”的實(shí)驗(yàn)中，小明用動(dòng)滑輪將重3N的鉤碼勻速向上提升，拉力為2N，2s內(nèi)鉤碼上升0.2m。此過程中有用功為_____J，拉力做功的功率為_____W，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為_____%?！敬鸢浮?.60.475％【解析】【分析】【詳解】[1]拉動(dòng)的過程中做的有用功就是克服鉤碼重力所做的功，即為[2]繩子移動(dòng)的距離為拉力所做的功為拉力的功率為[3]動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為9．如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為300N的物體，拉力F的大小為30N．物體與地面之間的摩擦力大小為45N，若物體在1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了2m，A處的繩子拉力為_____N，滑輪組的機(jī)械效率為________．（滑輪組摩擦力及繩重不計(jì)）【答案】4550%【解析】【分析】【詳解】[1]如圖，物體與地面之間的摩擦力大小為f=45N，物體A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A處的繩子拉力與物體與地面之間的摩擦力平衡，故繩子拉力為45N；[2]如圖，繩子股數(shù)n=3，物體移動(dòng)的距離s=2m，滑輪組對(duì)物體做的有用功為：，拉力做的功即總功為：，滑輪組的機(jī)械效率為；10．如圖，A物體重力為100N，B物體重力為30N，此時(shí)A物體恰好向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A物體受到的滑動(dòng)摩擦力為其重力的0.2倍，下列說法正確的是（不計(jì)繩重和摩擦）（）A．A物體受到的繩子的拉力為15NB．若將B物體的重力增加一倍，則A物體受到的摩擦力為35NC．動(dòng)滑輪拉B物體的效率為75%D．若將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動(dòng)，拉力的功率為2W【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．A物體恰好向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力等于拉力，由題知，摩擦力f=0.2G=0.2100N=20N故A物體受到的繩子的拉力為20N，故A錯(cuò)誤；B．若把B的重增加一倍，但A與地面的粗糙程度不變，壓力也不變，因此A受到的摩擦力也不會(huì)改變，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，n=2，A物體對(duì)繩子的拉力等于A物體受到的繩子的拉力，則動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-GB=2f-GB=220N-30N=10N不計(jì)繩重和摩擦，則動(dòng)滑輪拉B物體的效率η======75%故C正確；D．若將A以0.1m/s的速度水平向左勻速拉動(dòng)，摩擦力水平向右，大小不變，A物體受到的繩子的拉力不變，則拉力為原來的2倍，即40N，拉力的功率P===F′v=40N0.1m/s=4W故D錯(cuò)誤。故選C。11．如圖所示，物體A在大小為10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)（不計(jì)細(xì)繩的摩擦及重力），若物體A與桌面間的摩擦力為6N，已知?jiǎng)踊喼貫?N，下列說法正確的是（g=10N/kg）（）A．拉力F做功的功率是3WB．物體B的質(zhì)量是1.1kgC．物體B上升的速度是0.15m/sD．去掉F，物體A仍保持靜止則物體B的重力可以增加到17N【答案】ABD【解析】【分析】【詳解】A．拉力的功率故A正確；B．因?yàn)锳做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡狀態(tài)得得由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數(shù)n=3，則物體B的重力物體B的質(zhì)量故B正確；C．B的上升速度故C錯(cuò)誤；D．去掉F后，仍保持物體A靜止，F(xiàn)拉的最大值等于f，物體B的重力可以增加到根據(jù)可得故D正確。故選ABD。12．用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)物體A，使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng)10s。已知物體A重500N，物體A受到的摩擦力為120N，拉力F的功率為30W。下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動(dòng)的距離為2mB．拉力F的大小為40NC．滑輪組的機(jī)械效率為80%D．滑輪組對(duì)物體A所做的功為1000J【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．由圖知，，繩子自由端移動(dòng)的距離的速度為則繩子自由端移動(dòng)的距離為故A錯(cuò)誤；B．由可得拉力的大小故B錯(cuò)誤；CD．物體移動(dòng)的距離為滑輪組對(duì)物體所做功為總功為滑輪組的機(jī)械效率為故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。13．如圖所示，甲、乙分別為同一滑輪組的不同繞法，忽略繩重及一切阻力，用圖甲繞法勻速提升重為900N的物體時(shí)，機(jī)械效率為90%，下列判斷正確的是（）A．拉力的大小為450NB．分別用兩種方法勻速提升相同重物時(shí)，圖乙繞法機(jī)械效率大C．用圖乙繞法勻速提升400N重物時(shí)，機(jī)械效率為80%D．分別用兩種繞法勻速提升相同重物升高相同高度，F(xiàn)B做功少【答案】C【解析】【詳解】A．忽略繩重及一切阻力，用圖甲繞法勻速提升重為900N的物體時(shí)，機(jī)械效率為90%，圖甲中n=2，由可得拉力FA的大?。?，故A錯(cuò)誤；BD．分別用兩種繞法勻速提升相同重物時(shí)，有用功相同，忽略繩重及一切阻力，克服動(dòng)滑輪做的功是額外功，因同一滑輪組中動(dòng)滑輪的重不變、提升高度相同，額外功相同，總功相同（即FA和FB做功相同），機(jī)械效率也相同，故B、D錯(cuò)誤；C．圖甲中，根據(jù)可得動(dòng)滑輪的重力：；忽略繩重及一切阻力，滑輪組的機(jī)械效率，則用圖乙繞法勻速提升400N重物時(shí)，其機(jī)械效率為：，故C正確。14．如圖所示，用規(guī)格相同的滑輪組成甲、乙兩個(gè)滑輪組，分別將兩個(gè)重力相同的物體G1和G2在相同時(shí)間內(nèi)勻速提升相同高度，若不計(jì)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(dòng)滑輪重相同，提升的物體重也相同，不計(jì)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?yàn)椴挥?jì)繩重及摩擦，動(dòng)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?yàn)?，所以兩滑輪組的機(jī)械效率相同；綜上所述，故選D。15．一個(gè)斜面高為h，長為l，該斜面的機(jī)械效率為η?，F(xiàn)把重為G的物體沿斜面勻速向上移動(dòng)，則物體受到的滑動(dòng)摩擦力的大小為A．＋GB．－GC．D．【答案】D【解析】【分析】【詳解】物體沿斜面勻速向上移動(dòng)過程中，做的有用功總功克服物體與斜面摩擦力做的額外功所以，摩擦力的大小故選D。16．如圖所示，斜面高為1m，長為4m，用沿斜面向上大小為75N的拉力F，將重為200N的木箱由斜面底端以的速度勻速拉到頂端，下列判斷正確的是（）A．重力做功的大小為800J B．斜面對(duì)木箱的摩擦力大小為25NC．拉力做功的功率為125W D．斜面的機(jī)械效率為75%【答案】B【解析】【詳解】A．由題意可知，重力做功的大小是A錯(cuò)誤；B．由題意可知，摩擦力所做的功是額外功，總功大小是由上述可知，有用功大小是那么額外功大小是可知斜面對(duì)木箱的摩擦力大小是B正確；C．木箱是勻速運(yùn)動(dòng)的，根據(jù)可知，拉力做功的功率是C錯(cuò)誤；D．由上述可知，斜面的機(jī)械效率是D錯(cuò)誤。故選B。17．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(duì)繩子的拉力作用下，使A經(jīng)歷了三個(gè)過程∶過程I為A浸沒在水中豎直勻速上升的過程，過程Ⅱ?yàn)锳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(duì)繩子的拉力大小為F=500N。若不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦，不計(jì)水中提升時(shí)水對(duì)A的阻力，不計(jì)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(dòng)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(duì)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(dòng)滑輪的重力大于200N【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．過程I、Ⅱ中動(dòng)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(dòng)滑輪所做的有用功與過程Ⅱ中動(dòng)滑輪所做的有用功不相等，故錯(cuò)誤；B．過程I和過程II中動(dòng)滑輪提供的拉力大小不同，由可知卷揚(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力大小不同，故錯(cuò)誤；CD．過程I中過程Ⅲ中又因?yàn)閯t故CD正確。故選CD。18．體重為800N的工人用圖甲所示裝置提升重物，AOB是輕質(zhì)杠桿，O為支點(diǎn)，OA∶OB=1∶2，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率隨提升物體重力變化的圖像如圖乙，若提升重物的過程中繩子始終是豎直的，不計(jì)繩重與摩擦，g取。則下列說法正確的是（）A．動(dòng)滑輪的重力是400NB．用該裝置勻速提起2000N的物體，人對(duì)地面的壓力是600NC．若工人在2s內(nèi)將重物勻速提升了0.4m，人對(duì)繩子的拉力為300N，則拉力的功率240WD．該裝置的機(jī)械效率為68%時(shí)，提升重物的重力是800N【答案】AC【解析】【分析】【詳解】A．由圖乙可知，當(dāng)提升重物G=600N時(shí)，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為60%，不計(jì)繩重與摩擦，滑輪組的機(jī)械效率解得G動(dòng)=400N故A正確；B．由圖知n=2，用該裝置勻速提起2000N的物體，杠桿A端施加的拉力由杠桿平衡條件可得FA×OA=FB×OB，杠桿B端施加的力人對(duì)地面的壓力故B錯(cuò)誤；C．該裝置使用了動(dòng)滑輪、省力杠桿，二者都是動(dòng)力臂等于二倍阻力臂的杠桿，拉力端移動(dòng)距離等于物體升高距離的4倍，拉力端移動(dòng)的速度等于物體升高速度的4倍，則拉力端移動(dòng)的速度拉力做功功率故C正確；D．該裝置使用了動(dòng)滑輪、省力杠桿，不計(jì)繩重與摩擦，AOB是輕質(zhì)杠桿、質(zhì)量不計(jì)；所以使用該裝置做的額外功W額=G動(dòng)h，該裝置的機(jī)械效率解得G=975N故D錯(cuò)誤。故選AC。19．用如圖甲所示的動(dòng)滑輪提升一批建筑材料。工人豎直向上拉動(dòng)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(shí)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