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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如图所示的滑轮组，绳子的末端缠绕在电动机上，电动机转动将下方钩码匀速提起。如果加快电动机的转速，则后一次提升与前一次相比（）A功率增大、机械效率增大B功率增大、机械效率不变C功率不变、机械效率不变D功率不变、机械效率增大【答案】B【解析】【分析】【详解】前后两次的滑轮组是同一个滑轮组，则做的有用功、额外功、总功不变，则机械效率不变；加快电动机的转速，则物体提升的速度增大，若两次提升高度相同，则后一次所需要的时间小于前一次所需要的时间，根据可知，功率变大。故ACD错误，B正确。故选B。2一台起重机将3600N的货物提高4m，如果额外功是9600J，
2、则该起重机做的有用功是_J，机械效率是_。【答案】1.44104 60% 【解析】【分析】起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，可求得机械效率。【详解】1该起重机做的有用功2该起重机的机械效率3如图的装置中，物体B重为30N，每个滑轮重均为6N，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F=20N向右匀速拉动物体A，物体B也随滑轮匀速上升。则物体A受到的摩擦力为_N，滑轮组的机械效率为_%（百分号前保留2位小数）。【答案】8 83.33 【解析】【分析】【详解】1物体B重30N，动滑轮重6N，滑轮组需要提升的动滑轮与物体B总重为30N+6N
3、=36N三段绳子与动滑轮接触，不考虑绳子重及摩擦，则需要对动滑轮右边的向上的绳子施加的力，物体才能匀速上升，以物体A为研究对象，其左边的绳子对其施加了向左的12N的拉力，它受到的向右的拉力为20N，物体A处于匀速直线运动状态，受到的力是平衡力，则其受到的向左的摩擦力为20N12N=8N2滑轮组的机械效率为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P32W.不计绳重和摩擦
4、,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如图所示，用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运
5、动。已知F=20N，滑轮组的机械效率为85%，则物体与桌面的之间的摩擦力大小为_N。【答案】51【解析】【分析】【详解】由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则sF=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即= =85%解得f=51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。7如图所示的滑轮组（不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦），在拉力 F的作用下，物体水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 6N， 则物体受到地面的摩擦力大小为_N。一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m，拉力 F 做功_J。【答案】12 60 【解析】【分析】【详解】1由图可知，n=2，弹簧测力计的示数为6N，则拉力为6N，摩擦力f=26N=1
6、2N摩擦力为12N。2拉力移动的距离s=2s=25m=10m拉力做的功W=Fs=6N10m=60J拉力做的功为60J。8如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦若GAGB，则甲_乙；若FA=FB，则GA_GB（选填“”、“”或“=”）【答案】 【解析】【分析】【详解】不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：=100%=100%=100%=100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，GAGB时，甲乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F
7、=（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nFG动，则FA=FB时，提升物体的重力关系为GAGB9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10如图所示，物体重G=200N，滑轮重G=100 N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则此时该滑轮的机械效率为_（不计绳重和
8、滑轮转轴处的摩擦）。【答案】80%【解析】【分析】【详解】不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，由力的平衡条件可得拉力F=2GG=2200N100N=500N由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即所以物体上升的高度h2s该滑轮的机械效率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
9、【解析】【分析】【详解】A据W总=W有+W额得Fs=mgh+W额即物体质量增大到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如图甲所示，实心物体
10、A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。此过程中，电动机拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示。已知A的体积为0.1m3，密度为0.4103kg/m3，动滑轮重为300N。不计绳重、摩擦和水的阻力，g取10N/kg。下列说法中正确的是（）A物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力逐渐变大B物体A受到的最大浮力为400NC物体A向下运动的最小速度为0.2m/sD物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为82.4%【答案】C【解析】【分析】【详解】A由图可知，承担物重的绳子段数，电动机拉着绳子的力物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所
11、以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故A错误；B物体A完全浸没在水中时受到的最大浮力，为故B错误；C由得，A的质量A的重力当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力由图乙可知，电动机工作时拉绳子的功率且保持不变，为由可知，绳子自由端运动的最小速度则物体向下运动的最小速度故C正确；D当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功总功滑轮组机械效率的最大值故D错误。故选C。13如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，下列判
12、断正确的是（）A拉力的大小为450 NB分别用两种方法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大C用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80%D分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，FB做功少【答案】C【解析】【详解】A忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，图甲中n=2，由可得拉力FA的大小：，故A错误；BD分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同（即FA和FB做功相同），机械效率也相同，故B、D错误；C图甲中，根据可得动滑轮的重力
13、：；忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率，则用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：，故C正确。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如图所示，用规格相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别将两个重力相同的物体G1和G2在相同时间内匀速提升相同高度，若不计绳重和摩擦，比较甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是A甲滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大B乙滑轮组省力，乙滑轮组的机械效率大C乙滑轮组省力，甲滑轮组的机械效率大D甲、乙滑轮组做的有用功相同，甲、乙滑轮组机械效率一样大【答案】D【解析】【详解】由题知，动滑轮重相同，提升的物体重也相同，不计绳重及摩擦，拉力，由图知，n甲=3，n乙=2，则绳端的拉力分别为：，所以，则甲滑轮组更省力；因为不
