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1、一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，在此过程中，测力计上升的高度s为0.2m物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，杠杆的机械效率为75%，则测力计的示数F=_N，使用该杠杆做额外功的一个原因是_。【答案】3 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功 【解析】【分析】本题考查机械效率的应用。【详解】1杠杆在使用过程中，所做的有用功W有=Gh=1.5N0.3m=0.45J根据得而W总=Fs，所以2杠杆本身有重力、支点与杠杆之间有摩擦，使用杠杆过程需克服这些做
2、功，于是便出现了额外功。2如图所示，重300的物体在10s内水平均速移动了1.5m，若物体受到地面的摩擦力为60，绳端所用的拉力F的功率为12W，则绳端所用的拉力为_N，滑轮组的机械效率为_。【答案】40 75% 【解析】【分析】【详解】1由图可知，滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，所以绳端运动的速度为根据公式可得，拉力大小为2由题可知，滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功总功为所以，滑轮组机械效率为3如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_J，滑轮的机械效率是_
3、（不计滑轮重力） 【答案】5 80% 【解析】【分析】【详解】物体2s移动的距离：s=vt=0.5m/s2s=1m，使用的是动滑轮，拉力移动的距离：s=2s=21m=2m，拉力做功：W=Fs=2.5N2m=5J；物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，f=0.2G=0.220N=4N，滑轮的机械效率：=80%故答案为5，80%4如图所示，每个滑轮均重12N，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J（不计绳重及机械内部摩擦）那么，拉力F的功率为_W，滑轮组的机械效率为_ 【答案】32 92.5% 【解析】【分析】【详解】拉力F的功率为P32
4、W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W额G动h12N8m96J，则W有W总W额1280J96J1184J； 92.5%5小黄用图所示的滑轮组经过10s的时间，用150N的拉力将一个重270N的重物提高1m，求此过程：拉力F自由端拉出的距离是_m；小黄所做的有用功是_J；总功是_J；拉力做功的功率是_W。【答案】3 270 450 45 【解析】【分析】【详解】1由图可知，滑轮组的承重绳子根数n=3根，则拉力自由端拉出的距离s=nh=31m=3m2有用功W有用=Gh=270N1m=270J3总功W总=Fs=150N3m=450J4拉力做功的功率6如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉
5、到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长、高。其中所做的有用功为_J，物体受到的摩擦力大小为_N，斜面的机械效率为_。【答案】16 2 80% 【解析】【详解】1所做的有用功为：W有用；2拉力做的总功为：W总，所做的额外功为：W额=W总-W有用=20J-16J=4J；摩擦力：。3斜面的机械效率为：。7如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体使其向左匀速运动0.4m，在这个过程中拉力F做功为_J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，该滑轮组的机械效率为_（忽略绳子和动滑轮的重力） 【答案】40 60% 【解析】【分析】首先判断滑轮组有几段绳子受力，计算出拉力移动的距离，利用
6、拉力做的总功；滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功，根据求出其大小，再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。【详解】1滑轮组有两段绳子与动滑轮接触，所以有2段绳子有效受力，则绳子自由端移动的距离拉力F所做的总功2滑轮组克服摩擦所做有用功滑轮组的机械效率【点睛】本题考查水平使用滑轮组拉力的计算，有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知物体重力是个干扰条件；二是对动滑轮上绳子段数n的判断。8用如图所示的滑轮组匀速提升质量为4kg 的物体，在重物上升1m的过程中，拉力F的功率为25W，此时滑轮组的机械效率为80%，则拉力做的有用功是_J，重物上升的速度是_m/s；若用此
7、滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为_N。（不考虑绳重和摩擦）【答案】40J 0.5m/s 45N 【解析】【分析】【详解】1有用功为2拉力做的总功为做功所需的时间为所以重物上升的速度为3上问中拉力为动滑轮重力为所以用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为9如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N物体与地面之间的摩擦力大小为45N，若物体在1s内运动了2m，A处的绳子拉力为_N，滑轮组的机械效率为_（滑轮组摩擦力及绳重不计）【答案】45 50% 【解析】【分析】【详解】1如图，物体与地面之间的摩擦力大小为f=45N，物体A向左做匀速直线运动，A
8、处的绳子拉力与物体与地面之间的摩擦力平衡，故绳子拉力为45N；2如图，绳子股数n=3，物体移动的距离s=2m，滑轮组对物体做的有用功为：，拉力做的功即总功为：，滑轮组的机械效率为；10如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。（g取10N/kg），则满载时太阳能船受到的浮力是_N；第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率是_。【答
9、案】 【解析】【分析】【详解】1由题意可知，排水量60t，则满载时太阳能船受到的浮力是2由题意可知，第50s到第100s的运动过程中，太阳能船移动的距离是这段时间牵引力所做的功是总功是那么太阳能船的效率是11用如图所示的滑轮组竖直匀速提升质量为 m 的物体，绳子的拉力大小为 F，在时间 t 内物体上升的高度为 h，滑轮组的机械效率为 ，每个滑轮重力大小均为 G，下列说法正确的是 （）A若将物体质量增大到 5m，则拉力大小增大到5FBG=3F-mgC匀速提升物体的高度增加，机械效率 不变Dt 时间内，额外功为 或【答案】CD【解析】【分析】【详解】A据W总=W有+W额得Fs=mgh+W额即物体质
10、量增大到5m时，克服动滑轮的重力所做的额外功不变，即使克服摩擦所做的额外功增大，但总的额外功不会增大到5W额，那么拉力的大小不会增大到5F，故A错误；B若不计摩擦，据滑轮组的特点有即G=3F-mg但题目并不说明摩擦可以忽略，故B错误；C用滑轮组多次匀速提升物体至不同高度，其机械效率不变，因为有用功和总功都不变，故C正确；D根据机械效率的公式有即或者滑轮组提升物体做的有用功和总功分别为W有=mgh，W总=Fs=F3h=3Fh那么额外功W=W总-W有=3Fh-mgh=h(3F-mg)故D正确。故选CD。12用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，用时10s，已知动滑轮重为10N，机械效率为
11、85%。此过程中有用功为_J，额外功为_J，拉力F的大小为_N。拉力F做功的功率为_W。当该滑轮组的机械效率低于_时，使用它将不再省力。【答案】170 30 50 20 50% 【解析】【详解】1拉力做的有用功W有用Gh85N2m170J2由得拉力做的总功则额外功为W额外W总W有用200J170J30J3由图知，n2，拉力端移动距离s2h22m4m由W总Fs得拉力大小4拉力做功的功率5不省力，说明拉力至少等于物重，当FG85N时，此时的机械效率当该滑轮组的机械效率低于50%时，使用它将不再省力。13某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为50g）在2s内把重物G1和G2提高1
12、0cm，已知Fl和F2的大小均为2N，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。下列说法中不正确的是（）A重物G1的重力大小为5.5NB乙滑轮组所做的有用功是0.7JCF1和F2做功的功率之比为3:4D两个滑轮组的机械效率之比为4:3【答案】D【解析】【分析】【详解】A从图甲可以看到，三条绳子托着动滑轮，动滑轮只是一个，重力大小是把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知解得，重物G1的重力大小为5.5N，A正确，不合题意；B在图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知解得，重物升高的高度是，乙滑轮组所做的有用功是乙滑轮组所做的有用功是，B正确，不合题意；C重物G
13、1移动的速度是甲图中绳端移动的速度是重物G2移动的速度是乙图中绳端移动的速度是那么可知F1和F2做功的功率之比是F1和F2做功的功率之比为3:4，C正确，不合题意；D甲滑轮组所做的有用功是所做的总功是乙滑轮组所做的总功是由上述可知，乙滑轮组所做的有用功是，那么两个滑轮组的机械效率之比是两个滑轮组的机械效率之比是；D错误，符合题意。故选D。14如图所示，物体A在拉力的作用下沿水平面匀速运动了一段距离s，试比较拉力F1、F2及拉力所做的功W1、W2 的大小（滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。下列判断正确的是AF1=2F2 W1=W2BF1=F2 W1=W2CF1=4F2 W1= W2DF1=F2 W1=W2【答案】C【解析】【详解】物体A在两种情况下的摩擦力f相等，上图滑轮是动滑轮，下图滑轮的轴固定不动，可以看做是特殊使用的定滑轮。则：F1=2fF2=f故：F1=4F2根据功的公式可知：W1=F1s=2fs=fsW2=F22s=f2s=fs故：W1=W2，故选C。15用如
