一、初中物理有用功額外功總功機(jī)械效率的計(jì)算問(wèn)題1．如圖所示的滑輪組，繩子的末端纏繞在電動(dòng)機(jī)上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將下方鉤碼勻速提起。如果加快電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，則后一次提升與前一次相比（）A．功率增大、機(jī)械效率增大 B．功率增大、機(jī)械效率不變C．功率不變、機(jī)械效率不變 D．功率不變、機(jī)械效率增大【答案】B【解析】【分析】【詳解】前后兩次的滑輪組是同一個(gè)滑輪組，則做的有用功、額外功、總功不變，則機(jī)械效率不變；加快電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，則物體提升的速度增大，若兩次提升高度相同，則后一次所需要的時(shí)間小于前一次所需要的時(shí)間，根據(jù)可知，功率變大。故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。2．如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據(jù)需要有兩種方式來(lái)提起等重的建筑材料，若不計(jì)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(jì)摩擦及繩重，繩子自由端拉力分別為，所以[2]不計(jì)摩擦和繩重，兩種方式來(lái)提起等重的建筑材料到相同高度，則對(duì)物體做的有功相同，動(dòng)滑輪相同，則所做額外功相同。所以機(jī)械效率相同，即。3．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_(kāi)______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4．如圖所示，用F=50N的力通過(guò)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(guò)程中拉力F做功為_(kāi)____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_(kāi)____（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?！驹斀狻縖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。5．如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體，不計(jì)繩重和摩擦．若GA＞GB，則η甲_____η乙；若FA=FB，則GA_____GB．（選填“＞”、“＜”或“=”）【答案】＞＜【解析】【分析】【詳解】不計(jì)繩重和摩擦，克服物體重力做的功為有用功，克服物體重力和動(dòng)滑輪重力做的功為總功，則滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%，因物體的重力G越大，1+越小，越大，且動(dòng)滑輪的重力相等，所以，GA＞GB時(shí)，η甲＞η乙；由圖可知，n甲=2，n乙=3，由F=（G+G動(dòng)）可得，提升物體的重力：G=nF﹣G動(dòng)，則FA=FB時(shí)，提升物體的重力關(guān)系為GA＜GB．6．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(guò)程中，拉力F的功率為25W，此時(shí)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_(kāi)_______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(shí)間為所以重物上升的速度為[3]上問(wèn)中拉力為動(dòng)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．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(yùn)動(dòng)，物體與地面間滑動(dòng)摩擦力為100N。則滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_______；若物體的運(yùn)動(dòng)速度為0.2m/s，則拉力F的功率為_(kāi)_______W?！敬鸢浮?3.3%24【解析】【詳解】[1]從圖中可以看到，有三根繩子托著動(dòng)滑輪，那么繩端移動(dòng)的距離與重物水平移動(dòng)的距離的關(guān)系是，由于物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平方向受力平衡，可知?jiǎng)踊唽?duì)重物的拉力是則滑輪組的機(jī)械效率為[2]若物體的運(yùn)動(dòng)速度為0.2m/s，那么繩端移動(dòng)的速度可知拉力F的功率為9．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_(kāi)________N，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)________%（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10．用如圖甲所示的裝置將實(shí)心物體A從深井中吊出來(lái)，拉力的功率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0N，物體勻速上升的速度始終為1m/s（不計(jì)繩重、摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg），則物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力為_(kāi)________N；物體浸沒(méi)在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)__________?！敬鸢浮?2080%【解析】【分析】由圖甲可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，則繩子自由端移動(dòng)的速度等于物體升高速度的2倍；由圖乙可知圓柱體A離開(kāi)水面后拉力F的功率，利用求繩子自由端的拉力，而不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力，據(jù)此求A的重力；由圖乙可知圓柱體A在水中拉力F的功率，由得繩子自由端的拉力，不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力，據(jù)此求浮力大?。徊挥?jì)繩重、摩擦及阻力，利用求物體浸沒(méi)水中時(shí)的機(jī)械效率?！驹斀狻縖1]由圖甲可知，n=2，則拉力F拉繩的速度由圖乙可知，圓柱體A離開(kāi)水面后拉力F的功率420W，由得，繩子自由端的拉力不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力，A的重力由圖乙可知，圓柱體A在水中拉力F的功率300W，由得，繩子自由端的拉力不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力，物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力[2]物體浸沒(méi)在水中的機(jī)械效率11．如圖所示，用完全相同的四個(gè)滑輪和兩根相同的細(xì)繩組成甲乙兩個(gè)滑輪組，在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，將A、B兩個(gè)不同的物塊勻速提升相同的高度（不計(jì)繩重和摩擦）已知A、B兩物塊重分別為GA、GB，動(dòng)滑輪重為G0，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率相等B．物塊A的重力小于物塊B的重力C．若G0=GB，則甲、乙滑輪組一定都是省力機(jī)械D．甲滑輪組的機(jī)械效率為【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A．甲、乙兩滑輪組提升兩塊物體的質(zhì)量不同，提升相同高度所做有用功不同，動(dòng)滑輪質(zhì)量相同，不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪組做額外功相同，它們的機(jī)械效率不同，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．在各自的自由端均施加大小相等的拉力F，則，所以，故B項(xiàng)正確；C．若G0=GB，則甲滑輪組繩子端拉力為即所以甲滑輪組是費(fèi)力機(jī)械，乙滑輪組繩子端拉力為所以乙滑輪組是省力機(jī)械，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．甲滑輪組的機(jī)械效率為故D項(xiàng)正確。故選BD。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(shuō)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．如圖所示的滑輪組，每個(gè)滑輪重2N，把一個(gè)重為12N的物體在2s內(nèi)勻速提升0.2m，不計(jì)繩重和摩擦，則（）A．繩子自由端的拉力F為6N B．繩子自由端移動(dòng)速度為0.1m/sC．F所做的有用功為2.8J D．滑輪組的機(jī)械效率約為85.7%【答案】D【解析】【分析】【詳解】由圖可知繩子承擔(dān)重物的段數(shù)n為2。A．繩子自由端的拉力故A錯(cuò)誤；B．物體移動(dòng)的速度則繩子自由端移動(dòng)速度故B錯(cuò)誤；C．拉力F做的功為總功物體克服重力做的功為有用功故C錯(cuò)誤；D．物體克服重力為有用功則滑輪組的機(jī)械效率故D正確。故選D。14．如圖所示，重300N的物體在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F的功率為12W B．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為32NC．繩子自由端移動(dòng)的距離為2m D．滑輪組做的有用功為120J【答案】A【解析】【詳解】A．拉力F的功率為故A正確；B．滑輪組的機(jī)械效率為所以物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為故B錯(cuò)誤；C．繩子自由端移動(dòng)的距離為故C錯(cuò)誤；D．滑輪組做的有用功為故D錯(cuò)誤。故選A。15．農(nóng)村建房時(shí)，常利用如圖所示的簡(jiǎn)易滑輪提升建材。在一次提升建材的過(guò)程中，建筑工人用400N的拉力，將重600N的建材在10s內(nèi)勻速提高3m。不計(jì)繩重及摩擦，則下列判斷正確的是（）A．該滑輪的機(jī)械效率η=75% B．滑輪所做的有用功為1200JC．滑輪自身的重力為100N D．繩子自由端移動(dòng)的距離大小為3m【答案】A【解析】【詳解】AB．滑輪所做的有用功為：W有用=Gh=600N×3m=1800J，因?yàn)槭莿?dòng)滑輪，所以拉力移動(dòng)的距離是物體提高距離的2倍，即6m，則拉力做的總功為：W總=Fs=400N×6m=2400J，所以動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為：，故A正確，B錯(cuò)誤；C．不計(jì)繩重及摩擦，則拉力為：，那么動(dòng)滑輪的重為：G動(dòng)=2F-G=2×400N-600N=200N，故C錯(cuò)誤；D．由圖知，使用的是動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離為：s=nh=2×3m=6m，故D錯(cuò)誤；故選A。16．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(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）；物體B靜止在地面上，受到地面對(duì)它的水平向左4N的摩擦力，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N。下列說(shuō)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(shí)，物體B開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)【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(duì)它向左的摩擦力和物體A對(duì)它向左的摩擦力，所以兩個(gè)摩擦力之和為12N，即則；根據(jù)相互作用力的知識(shí)可知，物體A受到的摩擦力為故A錯(cuò)誤；B．由圖知，水平使用滑輪組，n=2，拉力端移動(dòng)速度則拉力做功的功率故B錯(cuò)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(shí)，A在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，A對(duì)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(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，即物體B仍然靜止，不會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選C。17．為了將放置在水平地面上重為108N，邊長(zhǎng)為10cm的某正方體合金塊提升一定高度，設(shè)置了甲圖所示的滑輪組裝置。當(dāng)用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向下的拉力F拉繩時(shí)，合金塊的速度v與合金塊上升的高度h隨時(shí)間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示。圖中連接合金塊G的輕繩始終保持豎直（不計(jì)繩重和摩擦）。則下列四個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果中正確的是（）A．0~1s內(nèi)，合金塊對(duì)地面的壓強(qiáng)是3000Pa B．0~2s內(nèi)，拉力F做的功是62.5JC．2s~3s內(nèi)，拉力F的功率是100W D．2s~3s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率是90%【答案】AD【解析】【分析】【詳解】在2s~3s內(nèi)，讀乙圖可以知道，此時(shí)拉力F為40N，3股繩子與動(dòng)滑輪接觸，則動(dòng)滑輪和合金塊受到的拉為為讀丙圖可以知道，這段時(shí)間內(nèi)合金塊勻速上升，又因?yàn)楹雎岳K重和摩擦，所以動(dòng)滑輪和合金塊的總重為120N；此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為在這段時(shí)間內(nèi)，讀丙圖可以知道，合金塊上升的速度為2.50m/s，3段繩子與動(dòng)滑輪接觸，繩子自由端移動(dòng)的速度為2.50m/s×3=7.50m/s拉力F的功率為在0~2s時(shí)間內(nèi)，讀丁圖可以知道，合金塊只是在1~2s時(shí)間上升了1.25m，三段繩子與動(dòng)滑輪接觸，則繩子自由端移動(dòng)的距離為1.25m×3=3.75m讀乙圖可以知道，在1~2s時(shí)間內(nèi)拉力F為50N，則拉力F做的功為在0~1s內(nèi)，讀乙圖可以知道，拉力F為30N，3股繩子與動(dòng)滑輪接觸，則滑輪組對(duì)動(dòng)滑輪和合金塊的拉力為30N×3=90N合金塊和動(dòng)滑輪總重120N，則合金塊對(duì)地面的壓力為合金塊對(duì)地面的壓強(qiáng)為故A、D選項(xiàng)正確，符合題意；B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，不符合題意。故選A、D。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(shí)5s。卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力F為80N（不計(jì)繩重和摩擦）。以下相關(guān)計(jì)算正確的是（）A．有用功是400J B．動(dòng)滑輪的重力為60NC．拉力F的功率為72W D．動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75%【答案】BD【解析】【分析】【