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，甲乙兩個滑輪組，其中每個大小相同的滑輪質(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的距離多【答案】C【解析】【詳解】A．由圖可知，，n乙=4，不計繩重和摩擦，則，兩滑輪組繩自由端拉力不相等，故A錯誤；B．不計繩重和摩擦，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的距離，則乙滑輪組繩自由端移動的距離多，故D錯誤；故選C。2．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。3．如圖在粗糙斜面上將一個重為16N的物體勻速拉到高h(yuǎn)處，沿斜面向上的拉力為10N，斜面長、高。其中所做的有用功為__J，物體受到的摩擦力大小為__N，斜面的機(jī)械效率為__?！敬鸢浮?6280%【解析】【詳解】[1]所做的有用功為：W有用；[2]拉力做的總功為：W總，所做的額外功為：W額=W總-W有用=20J-16J=4J；摩擦力：。[3]斜面的機(jī)械效率為：。4．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0.4m，在這個過程中拉力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，計算出拉力移動的距離，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?！驹斀狻縖1]滑輪組有兩段繩子與動滑輪接觸，所以有2段繩子有效受力，則繩子自由端移動的距離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=【點睛】本題考查水平使用滑輪組拉力的計算，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干擾條件；二是對動滑輪上繩子段數(shù)n的判斷。5．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，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,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==60N6．用如圖所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為4kg的物體，在重物上升1m的過程中，拉力F的功率為25W，此時滑輪組的機(jī)械效率為80%，則拉力做的有用功是_____J，重物上升的速度是_____m/s；若用此滑輪組勻速提升80N的貨物，所需拉力為________N。（不考慮繩重和摩擦）【答案】40J0.5m/s45N【解析】【分析】【詳解】[1]有用功為[2]拉力做的總功為做功所需的時間為所以重物上升的速度為[3]上問中拉力為動滑輪重力為所以用此滑輪組勻速提升80N的貨物，所需拉力為7．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：。8．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。【答案】0.950【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9．如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據(jù)需要有兩種方式來提起等重的建筑材料，若不計摩擦和繩重，則F1______F2，機(jī)械效率ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）【答案】<=【解析】【分析】【詳解】[1]由圖可知，不計摩擦及繩重，繩子自由端拉力分別為，所以[2]不計摩擦和繩重，兩種方式來提起等重的建筑材料到相同高度，則對物體做的有功相同，動滑輪相同，則所做額外功相同。所以機(jī)械效率相同，即。10．在“再探動滑輪”的實驗中，小明用動滑輪將重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，動滑輪的機(jī)械效率為_____%?！敬鸢浮?.60.475％【解析】【分析】【詳解】[1]拉動的過程中做的有用功就是克服鉤碼重力所做的功，即為[2]繩子移動的距離為拉力所做的功為拉力的功率為[3]動滑輪的機(jī)械效率為11．如圖所示，分別用甲、乙兩個滑輪組提起重力G1=G2的重物至相同的高度h，若所用拉力F1=F2，已知甲的機(jī)械效率50%，則（不計繩重及摩擦）（）A．乙的機(jī)械效率75%B．乙的機(jī)械效率80%C．拉力F1做的功與拉力F2做的功之比3：2D．甲、乙兩個滑輪組中的動滑輪重力之比3：1【答案】ACD【解析】【分析】【詳解】AB．已知甲、乙兩個滑輪組將同一物體勻速提升至相同的高度，由公式可知，甲、乙兩個滑輪組所做的有用功相同；甲圖滑輪組繩子的股數(shù)n=3，故S甲=3h，乙圖滑輪組繩子的股數(shù)n=2，故S乙=2h，而拉力F1=F2，則甲、乙兩個滑輪組所做的總功為所以甲的機(jī)械效率為乙的機(jī)械效率為因為，，所以故A正確，B錯誤；C．拉力F1做的功與拉力F2做的功之比為故C正確；D．因為化簡得，由解得，所以G動1：G動2=G：=3:1故D正確。故選ACD。12．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。13．如圖所示，用甲、乙滑輪組在相同時間分別將A、B物體勻速提升相同高度，已知物體受到的重力GA＞GB，滑輪組的機(jī)械效率η甲＜η乙（忽略繩重和摩擦）．下列判斷正確的是（）A．兩滑輪組繩端移動的距離相等 B．甲滑輪組的有用功比乙的少C．甲滑輪組的總功率比乙的小 D．甲滑輪組的動滑輪比乙的重【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．兩個物體提升相同的高度h時，甲滑輪組動滑輪上有三段繩子，所以F甲自由端移動的距離為3h，乙滑輪組動滑輪上有兩段繩子，所以F乙自由端移動的距離為2h，故A錯誤．B．根據(jù)公式W有=Gh，由于兩物體升高相同的高度，但是GA＞GB，所以W有甲＞W(wǎng)有乙，故B錯誤；C．W有甲＞W(wǎng)有乙，η甲＜η乙，結(jié)合知，W總甲＞W(wǎng)總乙，時間又相等，由P=知，甲滑輪組的總功率比乙的大，故C錯誤；D．根據(jù)，得=1+，因為η甲＜η乙，所以，又因為W有甲W有乙，所以，再根據(jù)得，，故D正確。故選D。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．如圖所示，質(zhì)量為70kg的小剛站在高臺上通過滑輪組勻速提升貨物，第一次提升貨物的質(zhì)量為100kg，第二次提升貨物的質(zhì)量為200kg，小剛第二次提升貨物時拉力做功的功率為220W。已知滑輪A、B的質(zhì)量均為4kg，滑輪C的質(zhì)量為8kg，繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計，取10N/kg，關(guān)于小剛提升貨物的分析，下列說法中正確的是A．第一次提升貨物時，小剛對高臺的壓力為500NB．第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率為83.3%C．第二次提升貨物時，貨物上升的速度約為0.6m/sD．第二次提升貨物時，小剛對高臺的壓力為800N【答案】BC【解析】【詳解】A．第一次提升貨物時，滑輪B所受向下的拉力為小剛受到向下的拉力為；小剛對高臺的壓力，A錯誤；B．第一次提升貨物時滑輪組的機(jī)械效率為，B正確；C．第二次的拉力，分析方法同第一次提升貨物時分析拉力的過程，解得，根據(jù)公式，C正確；D．根據(jù)選項A的解法，同樣能夠解出第二次小剛對高臺的壓力為1066.7N，D錯誤。16．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。17．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（不計細(xì)繩的摩擦及重力），若物體A與桌面間的摩擦力為6N，已知動滑輪重為1N，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．因為A做勻速直線運(yùn)動，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。18．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