1、一、初中物理有用功額外功總功機械效率的計算問題1.如圖所示，實心物體 A漂浮在水面上，現利用電動機通過滑輪組拉動A,使A向下運動（運動過程中始終未碰到定滑輪）。已知 A的體積為0.2m3,密度為0.4X13kg/m3.動滑輪重為300N,電動機工作時拉繩子的功率為1.5X13W且保持不變，不計繩重、摩擦和水的阻力，g=10N/kg, p水= 1.0 X13kg/m3,下列說法中不正確的是（）A.物體向下運動的最小速度3m/sB.物體A浸沒在水中時受到的浮力為2X13NC.物體A向下運動過程中，電動機拉著繩子的力先變大，后不變D.物體A向下運動過程中，滑輪組機械效率的最大值為80%【答案】A【解

2、析】【分析】【詳解】B.由 一知道，A的質量VmA= paVa= 0.4 x 30g/m3x 0.2m=80kg由G mg知道，A的重力Ga= mAg= 80kg x 10N/kg 800N由于A浸沒在水中，聲音，V 排=Va= 0.2m3A浸沒在水中受到的浮力5浮=p 水gV 排=1.0 X 13kg/m 3x i0N/kg X0.2m2X10N故B正確，不符合題意；A.當A完全浸沒時繩子對物體 A的拉力最大，電動機對繩子的拉力也最大，不計繩重、 摩擦和水的阻力，則電動機對繩子的最大拉力1八八 13F % G G動=-2 10 N800N 300N =500N 33區 W Fs、一由P Fv

3、知道，繩子自由端運動的最小速度P 1.5 103Wv繩 3m/sF 500N則物體向下運動的最小速度v 一 v綿二一 3m/s=1m/s33故A錯誤，符合題意；1C.由于電動機對繩子的拉力 F F浮 G G動，而物體A向下運動過程中，浮力先變 3大、后不變，所以，電動機拉著繩子的力先變大，后不變，故 C正確，不符合題意；D.當A完全浸沒后，滑輪組受到的拉力最大，此時滑輪組的機械效率最大，有用功W有用=（F浮G） h 總功W 總=Fs= （5浮6+6 動）*力=（F浮一G+G 動）h滑輪組機械效率的最大值W有（F浮-G） hF浮-G2 103 N 800N-=3100% 80%W總（F浮G G動

4、）h F浮G G動 2 10 N 800N 300N故D正確，不符合題意。故選A。2.如圖所示，重300 N的物體在10s內水平均速移動了 1.5m,若物體受到地面的摩擦力 為60 N ,繩端所用的拉力 F的功率為12W,則繩端所用的拉力為 N,滑輪組的機械 效率為。【答案】40 75%【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，滑輪組有兩段繩子與動滑輪相連，所以庭龜 2% 3m繩端運動的速度為隨 3my繩 =0.3m/st 10s根據公式P Fv可得，拉力大小為F -v繩12W0.3m/s二40N2由題可知，滑輪組所做的有用功為物體克服摩擦力所做的功W有 fs物 60N?1.5m=90J總功為W息

5、Fs 繩 40N?3m=120J所以，滑輪組機械效率為= 100%=吼 100% 75%W 總120J3.如圖所示，用平行于斜面的拉力F,將重為8N的物體沿斜面從底端勻速拉至頂端。若不考慮物體與斜面間的摩擦，則拉力 F為 N;若斜面的機械效率為 80%,則此時拉力F為 No若另一斜面的高度 h與長度s之比為3:5,將重25N的物體勻速拉至頂端的拉力為18N,則該物體所受摩擦力為 No【答案】4 5 3【解析】【分析】不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機械所做的功相等；可由 Gh Fs求出拉 力；已知有用功和機械效率，可由機械效率變形公式求出總功，再由W總 Fs求出拉力；不考慮物體與斜面

6、間的摩擦，由 Gh Fs求出拉力，然后與實際施加的拉力比較即可求出 物體與斜面之間的摩擦力。【詳解】1不考慮物體與斜面間的摩擦，則用手做的功和用機械所做的功相等，所以有Gh Fs則拉力F為l Gh 8N 0.2mF4Ns 0.4m2用手做的有用功W有 Gh 8N 0.2m 1.6JW已知機械效率80% ,根據 可得，此時拉力F做的總功WW心、2J80%W 有1.6J則由W Fs可得，此時拉力F為W息2Js 0.4m5N3使用另一斜面，若不考慮物體與斜面間的摩擦，由25NGh Fs可得，此時的拉力為315N5由于該物體受到摩擦力的作用，則實際拉力F 18N,所以摩擦力f F F 18N 15N

7、3N4 .工人用圖甲所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定，滑輪組的機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)若某次運送建材的質量為40kg,滑輪組的機械效率是 。動滑輪的重力是N。(2)若工人在1min內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,運送建材的重力是 N,此時的機械效率是 。甲乙【答案】50% 400 200 600 60%.【解析】【分析】【詳解】(1)1建材質量為40kg,其重力為由圖乙得，當建材重力為2此時機械效率G mg =40kg 10N/kg=400N400N時，滑輪組機械效率為50%。4

8、00400+G 動=50%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=200WFs 500N 24m一=t 60s4滑輪組省一半的力，所以G才+G動=2F解得G材=600N。5此時的機械效率為”=60%G 材 G 動 600+4005 .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內拉力做的功是J,滑輪的機械效率是 （不計滑輪重力）.【答案】5 80%

9、【解析】【分析】 【詳解】物體2s移動的距離：s=vt=0.5m/s X2s=1m使用的是動滑輪，拉力移動的距離：s =2s=2 x 1m=2m拉力做功： W=FS =2.5NX 2m=5 J物體受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，. f=0.2G=0.2X 2QN=4N滑輪的機械效率：故答案為5, 80%.6 .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動，彈簧測力計的示數為6N,則物體受到地面的摩擦力大小為No 一段時間內物體沿水平方向移動了 5m,拉力F做功 Jo【答案】12 60【解析】【分析】【詳解】1由圖可知，n=2,彈簧測力計的示數為

10、6N,則拉力為6N,摩擦力f=2x 6N=12N摩擦力為12N。2拉力移動的距離s =2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N x 10m=60J拉力做的功為60J。7 .如圖在粗糙斜面上將一個重為16N的物體勻速拉到高 h處，沿斜面向上的拉力為10N,斜面長s 2m、高h 1m。其中所做的有用功為_J,物體受到的摩擦力大小為_N,斜面的機械效率為O【答案】16 2 80%【解析】【詳解】1所做的有用功為:W 有用 Gh 16N 1m=16J;2拉力做的總功為:W 總 Fs 10N 2m=20J,所做的額外功為:W 額=W 總-W 有用=20J-16J=4J摩擦力:W 膽=2N。s 2m

11、3斜面的機械效率為:叫用W巧心、16J100%= 100%=80%。20J8 .一物體質量為10kg,小紅用定滑輪將該物體在 4s內勻速提升2m,所用拉力為120N, 此過程中，小紅做的有用功是 ,定滑輪的機械效率是 ,拉力做功的功率是。 (g=10N/kg)【答案】200J 83.3% 60W【解析】【分析】【詳解】1所提升物體的重力為G mg = 10kg 10N /kg=100N有用功為故有用功是200J。2總功為則機械效率為故機械效率為83.3%。3拉力做功的功率為即拉力F的功率為60W。W有 Gs=100N 2m=200JW總 Fs=120N 2m=240JW _200JW -240

12、J83.3%240J4s=60W9 .用如圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓，每件貨物重100N,每次運送的量不定，圖乙是記錄了在整個過程中滑輪組的機械效率隨貨物重力增加而變化的圖像，則動滑輪重為N,當某次運送3件貨物時，繩子的拉力 F是 N,滑輪組的機械效率為;經過分析，發現使用同一滑輪組， ,可以提高滑輪組的機械效 率（不考慮繩重和摩擦） 。名 “100400 G/X甲乙【答案】100 200 75%增加物重【解析】【詳解】1由圖乙可知，運送一件貨物的重力為100N時，滑輪組的機械效率是 50%,不計繩重和摩擦時，滑輪組的機械效率W W _ Gh G 100N _0/Y=50%W息 W W額 G

13、h G動 h G 5 100N+GG動=100N2由圖可知,n=2則運送3件貨物時繩子的拉力F=1(G 總 + G 動)=1(3 00N+100N)=200N223 100N3不計繩重和摩擦，此時滑輪組的機械效率=75%G總 G動 3 100N+100N,W W _G總 hrW總W W額G總h GM4由以上計算可知，使用同一滑輪組，增加物重，可以提高滑輪組的機械效率。10.如圖所示，在40N的水平拉力F作用下, 將重700N的物體沿水平地面做勻速直線運100N。則滑輪組的機械效率為;若物體的運動速動，物體與地面間滑動摩擦力為度為0.2m/s ,則拉力F的功率為Wo【答案】83.3% 24【解析

14、】s與重物水平移動的距【詳解】1從圖中可以看到，有三根繩子托著動滑輪，那么繩端移動的距離一一 一 .1離s的關系是s -s,由于物體沿水平地面做勻速直線運動，水平方向受力平衡，可知動 3滑輪對重物的拉力是Ff滑 100N則滑輪組的機械效率為 1 100N - s83.3%WF s 100% s 100% 3- 100%WeFs40N s心、2若物體的運動速度為 0.2m/s,那么繩端移動的速度v繩 3v物 3 0.2m/s 0.6m/s可知拉力F的功率為P Fv 繩 40N 0.6m/s 24W11.工人師傅利用如圖所示的兩種方式將重均為300N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段距離。F1、F2

15、始終沿豎直方向；圖甲中OB= 2OA,圖乙中動，t輪重為 60N,重物上升速度為0.01m/s。不計杠桿重、繩重和摩擦，則下列說法正確的是A.甲乙兩種方式都省一半的力B.甲方式Fi由150N保持不變C.乙方式機械效率約為 83.3%D.乙方式F2的功率為3W【答案】BC【解析】【詳解】A.甲圖中，Fi為動力，已知 OB= 2OA,即動力臂為阻力臂的 2倍，由于不計摩擦、杠桿 自重，由杠桿平衡條件可知，動力為阻力的一半，即Fi = 150N;由圖乙可知，n=3,不計繩重和摩擦，則 1 （G+G動）=1 （300N+60N） = 120N, 33故A錯誤；B.甲圖中，重力即阻力的方向是豎直向下的，

16、動力的方向也是豎直向下的，在提升重物的過程中，動力臂和阻力臂的比值不變，故動力Fi為150N不變，故B正確；C.不計繩重和摩擦，乙方式的機械效率為:W G 300NW息 G G 動 300N+60N=83.3%故C正確；D.乙方式中F2=120N,繩子的自由端的速度為v 繩=0.01m/sX3= 0.03m/s,則乙方式F2的功率為：P= F2v 繩=120NX 0.03m/s= 3.6W, 故D錯誤。12.如圖甲所示，實心物體 A漂浮在水面上，現利用電動機通過滑輪組拉動A,使A向下運動（運動過程中始終未碰到定滑輪）。此過程中，電動機拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示。已知 A的體積為

17、0.1m3,密度為0.4X1%g/m3,動滑輪重為300N。不 計繩重、摩擦和水的阻力， g取10N/kg。下列說法中正確的是（A.物體A向下運動過程中，電動機拉著繩子的力逐漸變大B.物體A受到的最大浮力為 400NC.物體A向下運動的最小速度為0.2m/sD.物體A向下運動過程中，滑輪組機械效率的最大值為82.4%A.由圖可知，承擔物重的繩子段數 n 3,電動機拉著繩子的力L 1 _ L F 。動 F浮 GA) n物體A向下運動過程中，浮力先變大、后不變，所以電動機拉著繩子的力先變大，后不 變，故A錯誤;B.物體A完全浸沒在水中時受到的最大浮力，為_33_3F浮液gVh 1 103kg/m3

18、 10N/kg 0.1m3 1000N故B錯誤;C.由 一得，A的質量VmAaVa 0.4 103kg/m3 0.1m3 40kgA的重力Ga mAg 40kg 10N/kg 400N當A完全浸沒時繩子對物體 A的拉力最大，電動機對繩子的拉力也最大，不計繩重、摩擦和水的阻力，則電動機對繩子的最大拉力1_1FF 浮 Ga G1000N 400N 300N300N33由圖乙可知，電動機工作時拉繩子的功率且保持不變，為180J180W1sFs _一 Fv可知，繩子自由胡運動的取小速度 tF1=2f則物體向下運動的最小速度故C正確;P 180WF 300N0.6m/s11v v繩一 0.6m/s 0.

19、2m/s33D.當A完全浸沒后，滑輪組受到的拉力最大，此時滑輪組的機械效率最大，有用功W有用F浮Ga h總功L1 L-W總Fs F浮GaG動3h3滑輪組機械效率的最大值F浮Ga G動hW有用 w 心、1000N 400N 100%1000N 400N 300N66.7%故D錯誤。故選Co13.如圖，拉力F將重120N的物體沿水平方向移動 1m,用時1s。運動時，物體與地面之間的摩擦力為30N,此時滑輪組的機械效率為80%。下列說法正確的是（）A.拉力F= 10NB.克服動滑輪重力做額外功 7.5JC.動滑輪重 7.5ND.拉力的功率是 37.5W【答案】D【解析】【分析】【詳解】A.由圖知，滑

20、輪組由 3段繩子拉著動滑輪，即 n=3,該滑輪組的機械效率W有用 修fW 總FnsnF則繩子自由端的拉力f 30N故A錯誤；B.滑輪組對物體做的有用功W有用 fs 30N 1m 30J滑輪組做的總功F 3s 12.5N 3 1m=37.5J心、額外功為W額 W總 W有用 37.5J 30J 7.5J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W GhW ，一得拉力的功率為知，動滑輪重小于 7.5N,故C錯誤；

21、37.5J37.5W1sD.拉力做的總功為 37.5J,用時1s,由PP W總P t故D正確。故選Dos,試比較拉力F1、14.如圖所示，物體 A在拉力的作用下沿水平面勻速運動了一段距離F2及拉力所做的功 W1、W2的大小（滑輪重、繩重及繩與滑輪之間的摩擦不計）。下列判 斷正確的是A. F1=2F2 W1=W21 1B. F1=- F2 W1= W222C. Fi=4F2 Wi= W21 1D. Fi = _F2 Wi= W244【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：1F2= f2故：根據功的公式

22、可知：故：Wi=W2,故選CoFi=4F21 1Wi=Fi X s=2f X s=fs2 21W2=F2 X s= f X s=fs2C. 18N60%,則小車與地面之間摩擦力為（）15.用如圖所示的滑輪牽引小車沿水平地面勻速前進，已知小車的重力G 10N ,拉力大D. 270N【分析】【詳解】由于小車沿水平地面勻速前進，那么繩對小車的拉力等于小車受到地面的摩擦力，即 . .F f ,該裝置的有用功是W F s fs三段繩子托著動滑輪，那么繩端移動的距離是s 3s ,該裝置所做的總功是（W總 Fs 15N 3s可知Wfs 100%100% 60%W總15N 3s解得f 27N。故選Ao16.如

23、圖所示，用規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 法正確的是甲 ZA.甲滑輪組省力，乙滑輪組的機械效率大B.乙滑輪組省力，乙滑輪組的機械效率大C.乙滑輪組省力，甲滑輪組的機械效率大D.甲、乙滑輪組做的有用功相同，甲、乙滑輪組機械效率一樣大【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1 ,F -1-（G物 G動），由圖知，n甲=3, n乙=2,則繩端的拉力分別為: n3（G物G動），所以F甲F乙，則甲滑輪組更省力；因為不計繩重及摩擦，動滑輪重相同，

24、提升的物體重 和高度都相同，由 W有用 G物h、W額 G動h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W ,所以兩滑輪組的機械效率相同；綜上所述,W心、故選Do17. 一個斜面高為h,長為1,該斜面的機械效率為 小現把重為G的物體沿斜面勻速向 上移動，則物體受到的滑動摩擦力的大小為A Gh + G 1B.勁G1C.Gh GGh G GD.l【答案】D【解析】 【分析】【詳解】物體沿斜面勻速向上移動過程中，做的有用功W有 Gh總功w 巧 W = Gh心、克服物體與斜面摩擦力做的額外功GhW額 W總W有二一 Gh fl所以，摩擦力的大小Gh Gh W f 故選Do18.如

25、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200N800J的木箱由斜面底端以 0.2m/s的速度勻速拉到頂端，下列判斷正確的是（125WB.斜面對木箱的摩擦力大小為25ND.斜面的機械效率為 75%A.重力做功的大小為 C.拉力做功的功率為 【答案】B 【解析】 【詳解】A.由題意可知，重力做功的大小是Gh200N 1m 200JA錯誤；B.由題意可知，摩擦力所做的功是額外功,總功大小是W總 Fs 75N 4m 300J由上述可知，有用功大小是W有用 Wg 200J那么額外功大小是W總-W有用300J-200J 100J可知斜面對木箱的摩擦力大小是100J4m25NB正確;C.木箱是勻速運動的，根據P Fv可知，拉力做功的功率是333P Fv 75N 0.2m/s 15WC錯誤；D.由上述可知，斜面的機械效率是W 100% 200J 100% 66.7%W300J心、D錯誤。故選Bo19.如圖所示，質量為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量為100kg,第二次提升貨物的質量為 200kg，小剛第二次提升貨物時拉力做功的功率 為2