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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，重300N的物体在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匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（）A拉力F的功率为12WB物体与地面间的滑动摩擦力为32NC绳子自由端移动的距离为2mD滑轮组做的有用功为120J【答案】A【解析】【详解】A拉力F的功率为故A正确；B滑轮组的机械效率为 所以物体与地面间的滑动摩擦力为故B错误；C绳子自由端移动的距离为故C错误；D滑轮组做的有用功为故D错误。故选A。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
2、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3一台起重机将3600N的货物提高4m，如果额外功是9600J，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
3、2该起重机的机械效率4如图所示，利用斜面向上移动物体可以_（选填“省力”、“省距离”、“省功”）。小明把质量为50kg的木箱沿斜面拉了10m，使木箱上升了4m，如图所示，沿斜面向上用的拉力F250N，木箱以0.2m/s的速度匀速上升的过程中，斜面的机械效率为_，木箱在斜面上匀速运动时受到摩擦力为_N。（g取10N/kg） 【答案】省力 80% 50 【解析】【分析】【详解】1斜面也是一种简单机械，利用斜面向上移动物体可以省力。2做的有用功W有用=Gh=mgh=50kg10N/kg4m=2000J拉力做的总功W总=Fs=250N10m=2500J斜面的机械效率 机械效率为80%。3这个过程中，做
4、的额外功W额外=W总-W有用=2500J-2000J=500J克服摩擦做的功为额外功的唯一来源，因为W额外=fs，所以摩擦力的大小 摩擦力为50N。5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6如图所示的滑轮组，绳子的末端缠绕在电动机上，电动机转
5、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。7如图所示，工人师傅用 500N 的拉力向下拉绳，使重为 900N 的物体在 10s 内匀速上升了 3m，此过程中忽略绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）A人通过滑
6、轮组做的有用功为 1500JB拉力 F 的功率为 150WC动滑轮重为 200ND滑轮组的机械效率为 90【答案】D【解析】【详解】A人通过滑轮组做的有用功是A错误；B物体在10s内匀速上升了3m，托着动滑轮的绳子有两条，那么人手拉的绳子那端移动距离是移动的速度是可知拉力F的功率为B错误；C由题意可知，忽略绳重和摩擦，托着动滑轮的绳子有两条，那么解得即动滑轮重为100N，C错误；D滑轮组的总功是由上述可知，滑轮组的机械效率为D正确。故选D。8如图所示，一工人利用如图所示的滑轮组在10s内将质量为40kg的物体匀速提升3m，此过程中工人对地面的压强为6000Pa。已知工人与地面的接触面积为500
7、cm2，工人的质量和动滑轮质量之和为80kg，不计绳重和摩擦。则下列说法错误的是（）A工人用提升400N重物的过程中，动滑轮做的有用功为1200JB工人用提升400N重物的过程中，绳子自由端移动的速度为0.6m/sC用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为80%D工人的质量为60kg【答案】C【解析】【分析】【详解】A动滑轮做的有用功故A正确，不符合题意；B由图知，绳子段数n=2，物体匀速提升3m，绳子自由端移动距离s=6m，绳子自由端移动的速度为故B正确，不符合题意；CD工人对地面的压强为6000Pa，工人与地面的接触面积为500cm2=0.05m2，所以工人对地面的压力设动滑轮质量为m
8、动，则人的质量m人=80kg-m动因为n=2，所以代入数据，得出m动=20kg，m人=60kg，故D正确，不符合题意。用该滑轮组提升重为600N的物体，机械效率为故C错误，符合题意。故选C。9用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙是记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，则动滑轮重为_N，当某次运送3件货物时，绳子的拉力F是_ N ，滑轮组的机械效率为_；经过分析，发现使用同一滑轮组，_ ，可以提高滑轮组的机械效率（不考虑绳重和摩擦） 。【答案】100 200 75% 增加物重 【解析】【详解】1由图乙可知，运送一件货物的重力为100
9、N时，滑轮组的机械效率是50%，不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率=G动=100N2由图可知，n=2则运送3件货物时绳子的拉力F=(G总+G动)= (3100N+100N)=200N3不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率=75%4由以上计算可知，使用同一滑轮组，增加物重，可以提高滑轮组的机械效率。10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10cm，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
10、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G1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
11、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。11为运送物体搭制的斜面如图所示，斜面长为s，高为h，用沿斜面向上的力F把一个重为G的物体由斜面底端以速度v匀速拉到顶端。下列说法中正确的是（）A整个过程中拉力F所做的有用功B整个过程中拉力F所做的总功C若斜面的机械效率为，则拉力D若斜面的机械效率为，则物体与斜面间的摩擦力【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A使用斜面的目的是提升重物，因此克服物体重力所做的功是有用功，即，A正确；B使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面间的摩擦力做的功，即；根据总功、
12、额外功和有用功的关系可得，总功B错误；C斜面所做的总功是，若斜面的机械效率是，那么变换可得C正确；D由上述可知即变换可得物体与斜面间的摩擦力是D正确。故选ACD。12如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，己知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）A物体A所受滑动
13、摩擦力大小为275NBB的重力为500NCF做功的功率为42WDF的大小为530N【答案】D【解析】【详解】A设物体A所受摩擦力大小为f，则弹簧测力计下滑轮有两段绳子，则有2f+50N=550N解得f=250N，故A错误；B对于物体B，有3f=GB+G滑即250N3=GB+50N所以GB=700N，故B错误；CD加挂物体C后，有3（Ff）=GB+GC+G滑即3（F-250N）=700N+90N+50N解得F=530N，物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度v=35cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530N0.15m/s=79.5W故C错误，D正确。 故选D。13农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（）A该滑轮的机械效率=75%B滑轮所做的有用功为1200JC滑轮自身的重力为100ND绳子自由端移动的距离大小为3m【答案】A【解析】【详解】AB滑轮所做的有用功为：W有用=Gh=600N3m=1800J，因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m，则拉力做的总功为：W总=Fs=400N6m=2400J，所以动滑轮的机械效率为：，故A正确，B错误；C不计绳重及
