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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，实心物体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）。
已知A 的体积为0.2m 3，密度为0.4×103kg/m 3．动滑轮重为300N ，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W 且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g ＝10N/kg ，ρ水＝1.0×103kg/m 3，下列说法中不正确的是（ ）A ．物体向下运动的最小速度3m/sB ．物体A 浸没在水中时受到的浮力为2×103NC ．物体A 向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变D ．物体A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80% 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 B ．由mVρ=知道，A 的质量 m A ＝ρA V A ＝0.4×103kg/m 3×0.2m 3＝80kg由G mg = 知道，A 的重力G A ＝m A g ＝80kg×10N/kg ＝800N由于A 浸没在水中，声音，V 排＝V A ＝0.2m 3A 浸没在水中受到的浮力F 浮＝ρ水gV 排＝1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.2m 3＝2×103N故B 正确，不符合题意；A ．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()()3210N 11==500N 3800N 300N 3F FG G =-⨯++浮动﹣ 由W FsP Fv t t===知道，绳子自由端运动的最小速度3 1.510W 3m/s 500NP v F⨯===绳则物体向下运动的最小速度11=3m/s=1m/s 33v v =⨯绳故A 错误，符合题意；C ．由于电动机对绳子的拉力()13F FG G =-+浮动，而物体A 向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以，电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C 正确，不符合题意； 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W 有用＝（F 浮﹣G ）h总功W 总＝Fs ＝（F 浮﹣G +G 动）×3h ＝（F 浮﹣G +G 动）h滑轮组机械效率的最大值33210N 800N ===100%80%210N 800N 300NW F G h F G W F G G h F G G η⨯-=⨯=++⨯-+有浮浮浮浮总动动（﹣）﹣（﹣）﹣故D 正确，不符合题意。
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，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G 1和G 2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1F G G n=+物动（），由图知，n 甲=3，n 乙=2，则绳端的拉力分别为：13F G G =+甲物动（），12F G G =+乙物动（），所以F F 甲乙＜，则甲滑轮组更省力；因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，由W G h =有用物、W G h =额动可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，因为W W η=有用总，所以两滑轮组的机械效率相同；综上所述，故选D 。
2．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P＝128040 W J t s＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W额＝G 动⋅h＝12N×8m＝96J，则W有＝W总−W额＝1280J−96J＝1184J；η＝WW有总＝11841280JJ＝92.5%3．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。
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，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所受滑动摩擦力大小为275NB．B的重力为500NC．F做功的功率为42WD．F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=G B+G滑即250N×3=G B+50N所以G B=700N，故B错误；CD．加挂物体C后，有3（F—f）=G B+G C+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=3×5cm/s=0.15m/s拉力F的功率P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W故C错误，D正确。
故选D 。
2．小徐用如图所示的装置将重为600N 的木箱A ，以0.5m/s 的速度从斜面底端匀速拉到顶端。
拉力F =150N ，斜面长L =5m ，高h =2m ，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计，此装置的机械效率是_________，拉力F 的功率是_________W ，木箱A 与斜面间的摩擦力是______N 。
【答案】80% 150 60 【解析】 【分析】 【详解】[1]将木箱拉到顶端所做的有用功600N 2m 1200J W Gh ==⨯=有而动滑轮绳子端的拉力F =150N ，滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计,那么木箱受到的拉力F 1=2F =2×150N=300N通过斜面所做的总功W 总=F 1s =300N×5m=1500J所以此装置的机械效率1200J80%1500JW W η===有总 [2]由题意知，木箱的速度为0.5m/s ，则绳子端的速度 v =2×0.5m/s=1m/s那么拉力F 的功率P =Fv =150N×1m/s=150W[3]在斜面上克服摩擦力做的额外功为W 额=W 总-W 有=1500J-1200J=300J木箱所受的摩擦力f =300J5mW L=额=60N3．如图，A 物体重力为100N ，B 物体重力为30N ，此时A 物体恰好向右做匀速直线运动，A 物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（ ）A．A物体受到的绳子的拉力为15NB．若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35NC．动滑轮拉B物体的效率为75%D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W【答案】C【解析】【分析】【详解】A．A物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力f=0.2G=0.2⨯100N=20N故A物体受到的绳子的拉力为20N，故A错误；B．若把B的重增加一倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故B错误；C．由图可知，n=2， A物体对绳子的拉力等于A物体受到的绳子的拉力，则动滑轮的重力G动=2F-G B=2f- G B=2⨯20N-30N=10N不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率η=WW有用总=WW W+有用有用额=BG hGh G h+动=BBGG G+动=30N30N10N+=75%故C正确；D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N，拉力的功率P=Wt=Fst=F′v=40N⨯0.1m/s=4W故D错误。
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，用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A 、B 物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力A B G G ＞，滑轮组的机械效率ηη甲乙＜。
忽略绳重和摩擦，下列判断正确的是（ ）A ．甲滑轮组的动滑轮比乙的重B ．甲滑轮组的总功率比乙的小C ．甲滑轮组的有用功比乙的少D ．两滑轮组绳端移动的距离相等【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】由图可知，甲滑轮组绳子的股数为2，乙滑轮组绳子的股数为3，A 、B 物体匀速提升相同高度h ，则甲滑轮组绳子自由端运动2h ，乙滑轮组绳子自由端运动3h ，A 、B 物体匀速提升相同高度h ，而A B G G ＞，所以甲滑轮组的有用功比乙的多，即W W >有甲有乙而ηη甲乙＜，由W W η=有用总可知W W >总甲总乙又因为时间相同 所以P P >总甲总乙忽略绳子和摩擦，滑轮组机械效率为==++W G h G W G h G h G G η=有用物物总物动物动 则=G G G G G η动物动物物＋１＝1＋ 又因为ηη甲乙＜，则G G G G 动甲动乙ＡＢ＞又因为A B G G ＞所以G G 动甲动乙＞A ．甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故A 项符正确；B ．甲滑轮组的总功率比乙的大，故B 项错误；C ．甲滑轮组的有用功比乙的多，故C 项错误；D ．甲滑轮组绳端运动长，故D 项错误。
故选A 。
2．用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s 的速度匀速拉动不同物体。
根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。
若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m ，绳子自由端移动__________m ；当滑轮组的机械效率为60%时，拉力F b 的功率是__________W 。
【答案】0.9 50 【解析】 【分析】 【详解】[1]有丙图可知，绳子股数3n =，物体向右运动0.3m ，则绳子自由端移动的距离30.3m=0.9m s ns ==⨯绳物[2]由丁图，当物体受到的摩擦力是100N 时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则100N=50%()(100N+)W fs f W fs G s f G G η====++有用物总物动物动动则100N G =动当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小1111111=60%()(+100N)W f s f f W f s G s f G f η====++有用1物1总物1动物1动 则1150N f =不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数3n =，拉力F b 为()b 111250150N+100N =N 33)3(F f G =+=动物体运动速度0.2m/s 不变，则绳端移动速度30.2m/s=0.6m/s v nv ==⨯绳物则拉力F b 的功率，由W FsP Fv t t === 则b 250N 0.6m/s=50W 3P F v ==⨯绳3．如图所示，在40N 的水平拉力F 作用下，将重700N 的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为100N 。
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，甲乙两个滑轮组，其中每个大小相同的滑轮质量相同，用它们分别将相同的重物提高到相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）A ．两滑轮组绳自由端拉力相等B ．两滑轮组机械效率相等C ．乙滑轮组的额外功多D ．甲滑轮组绳自由端移动的距离多【答案】C 【解析】 【详解】A ．由图可知，3n =甲，n 乙 =4，不计绳重和摩擦，则()113F G G =+动， ()2124F G G =+动 两滑轮组绳自由端拉力不相等，故A 错误； B ．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率G G G η=+甲动， 2GG G η=+乙动两滑轮组机械效率不相等，故B 错误； C ．两滑轮组的额外功W G h =甲额动；2W G h =乙额动故乙滑轮组的额外功多，故C 正确； D ．两滑轮组绳自由端移动的距离3s h =甲 ，4s h =乙则乙滑轮组绳自由端移动的距离多，故D 错误； 故选C 。
2．一台起重机将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】1.44×104 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43600N 4m 1.4410J W Gh ==⨯=⨯有[2]该起重机的机械效率441.4410J 100%100%60%1.4410J 9600JW W η⨯=⨯=⨯=⨯+有总3．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P ＝128040W J t s＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W 额＝G 动⋅h ＝12N×8m ＝96J ，则W 有＝W 总−W 额＝1280J−96J ＝1184J ；η＝W W 有总＝11841280JJ＝92.5%4．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N 的拉力F 拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m ，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N 。
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 20N 0.2m s 3=12W p Fv ==⨯⨯故A 正确；B ．滑轮组的机械效率为100%100%100%33W fh f W F h Fη===有用总 所以物体与地面间的滑动摩擦力为3380%20N=48N f F η==⨯⨯ 故B 错误；C ．绳子自由端移动的距离为330.2m s 10s=6m s vt ==⨯⨯故C 错误；D ．滑轮组做的有用功为20N 0.2m s 10s 380%=96J W W Fs ηη=⨯⨯⨯⨯有用总＝＝故D 错误。
故选A 。
2．一台起重机将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】1.44×104 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43600N 4m 1.4410J W Gh ==⨯=⨯有[2]该起重机的机械效率441.4410J 100%100%60%1.4410J 9600JW W η⨯=⨯=⨯=⨯+有总3．如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F 1______F 2，机械效率ηA ______ηB 。
（填“>”“=”或“<”）【答案】< =【解析】【分析】【详解】[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为()113F G G =+物动，()212F G G =+物动 所以 1F F ２＜[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。
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，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，F B 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W Gh Gh GW Fs Fnh nFη====有用总 可得拉力F A 的大小：900N 500N 290%A G F n η===⨯，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F A 和F B 做功相同），机械效率也相同，故B 、D 错误； C ．图甲中，根据(2)1A F G G =+动可得动滑轮的重力： 122500N 900N 100N G F G =-=⨯-=动；忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率W Gh GW Gh G h G G η===++有用总动动，则用图乙绕法匀速提升400N 重物时，其机械效率为：400N100%80%400N 100NG G G η''==⨯='++动，故C 正确。
2．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P ＝128040W J t s＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W 额＝G 动⋅h ＝12N×8m ＝96J ，则W 有＝W 总−W 额＝1280J−96J ＝1184J ；η＝W W 有总＝11841280JJ＝92.5%3．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N 的拉力F 拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m ，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N 。
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WPt可知，功率变大。
故ACD错误，B正确。
故选B。
2．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100N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η=100N==50%100N+W W Gh GW W W Gh G h G G G ===+++有有总有额动动动G动=100N[2]由图可知，n=2则运送3件货物时绳子的拉力F=12(G总+G动)=12(3×100N+100N)=200N[3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率η′=3100N==3100N+100NW W G h GW W W G h G h G G⨯===+++⨯有有总总总有额总动总动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。
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。
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WPt可知，功率变大。
故ACD错误，B正确。
故选B。
2．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100N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η=100N==50%100N+W W Gh G W W W Gh G h G G G ===+++有有总有额动动动G 动=100N[2]由图可知，n =2则运送3件货物时绳子的拉力F =12(G 总+G 动)= 12(3×100N+100N)=200N [3]不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率η′=3100N==3100N+100NW W G h G W W W G h G h G G ⨯===+++⨯有有总总总有额总动总动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。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知1243ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ）A ．v 1=1 m/sB ．η1=62.5%。
C ．F 2 =525 ND ．F 浮=120 N【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．物体下降速度为3m=1m/s 3sh v t == 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为441m/s 4m/s v v ==⨯=1物故A 不符合题意；B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离443m 12m s h ==⨯=放绳子的做的有用功160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用放绳子的做的总功50N 12m 600J W Fs ==⨯=总滑轮组的效率1480J100%100%80%600JW W η=⨯=⨯=有用总故B 不符合题意；CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1)F G G n =+动可得，动滑轮重力4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为213380%60%44ηη==⨯=物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率260%40NW F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得==160N-60N=100N F G F -浮拉物故D 不符合题意；完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得4F F G =+绳拉物动则人对绳子的拉力1160N 40N)25N 44()(F F G =+=+=绳拉物动因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力500N+25N=525N F G F =+=人绳支因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．为了将放置在水平地面上重为100N 的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。
当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F 拉绳时，物体的速度v 和物体上升的高度h 随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。
下列计算结果正确的是（ ）A ．0s~1s 内，地面对物体的支持力是10NB ．1s~2s 内，拉力F 做的功是62.5JC ．2s~3s 内，拉力F 的功率是300WD ．2s~3s 内，滑轮组的机械效率是62.5% 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．从图乙可以看到，时间从第2s 到第3s 时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即340N 120N F G G =+=⨯=拉动由题意可知，0s~1s 内，地面对物体的支持力符合关系式'3120N F F G G +=+=支拉动从图甲可以看到，'30N F =拉，解得30N F =支，A 错误；B ．从图甲可以看到，1s~2s 内，拉力F 的大小是50N ，物体上升的高度是1.25m ，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是33 1.25m 3.75m s h ==⨯=拉力F 做的功是50N 3.75m 187.5J W Fs ==⨯=拉力F 做的功是187.5J ，B 错误；C ．2s~3s 内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F 的大小是40N ，绳端移动的速度3 2.5m/s 7.5m/s v =⨯=绳根据P Fv =可知，拉力F 的功率40N 7.5m/s 300W P Fv ==⨯=绳拉力F 的功率是300W ，C 正确； D ．2s~3s 内，物体上升的高度3.75m-1.25m 2.5m h ==拉力F 的大小是40N ，则滑轮组的机械效率100N 2.5m 100%100%100%83.3%40N 3 2.5mW Gh W Fs η⨯=⨯=⨯=⨯≈⨯⨯有用功总功滑轮组的机械效率约是83.3%，D 错误。
故选C 。
2．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P ＝128040W Jt s＝＝32W.不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为：W 额＝G 动⋅h ＝12N×8m ＝96J ，则W 有＝W 总−W 额＝1280J−96J ＝1184J ；η＝W W 有总＝11841280JJ＝92.5%3．在如图所示的滑轮组中，用大小为5N 的拉力F 拉动绳端，使物体水平向左匀速滑动1m ，不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦，此时滑轮组的机械效率为90%，则物体与地面之间的摩擦力为_______N 。
【答案】9 【解析】 【分析】 【详解】由图知，n =2，拉力端移动距离s =2s 物=2×1m=2m拉力做功W 总=Fs =5N×2m=10J有用功为=90%10J =9J W W η=⨯有总则物体与地面之间的摩擦力为'9J =9N 1mW f s ==有4．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。
开关S 1和S 2由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。
已知蓄电池的电压为24V 保持不变，R 2的阻值为10Ω，电动机的额定功率为100W ，额定电压为24V 。
请解答下列问题：（1）当开关S 1和S 2同时接_______时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的_________实现的；（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为1A ，此时电动机的实际功率是_____W ； （3） 当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为2m/s ，若此时电动机消耗的电能有80%转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是___N 。
【答案】1 电流方向 14 40 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]电动机前进且能调速，这说明电路中的电流可以变化，电阻大小可变，这样只有滑动变阻器R 1接入电路时才有这个功能，观察电路图，当开关S 1和S 2同时接1时，R 1、电动机、电流表才串联接入电路，这样符合条件，电动轮椅前进。
[2]磁场对通电导线的作用力方向跟电流方向有关，只改变电流方向时，受力方向也会变化；所以电动轮椅既能前进又能后退，是通过改变电动机线圈中的电流方向实现的。
(2)[3]由上述可知，当电动轮椅后退时，开关S 1和S 2同时接2，R 2、电动机、电流表串联接在电路中，电路中的总电阻24V24Ω1AR ==总电动机的电阻M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总此时电动机的实际功率()22M M M 1A 14Ω14W P I R ==⨯=此时电动机的实际功率是14W 。
(3)[4]设此时电动轮椅受到的阻力是f ，电动轮椅在水平路面上匀速前进，牵引力F f =，由题意可知，电动轮椅的机械效率2m/s 80%100W F ttη⋅⋅==⋅解得40N F =，此时电动轮椅受到的阻力是40N 。
5．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=4kg 10N/kg 1m 40J W G h mgh ==⨯⨯=有物[2]拉力做的总功为40J==50J 80%W W η=有总 做功所需的时间为50J=2s 25WW t P ==总 所以重物上升的速度为1m =0.5m/s 2ss v t == [3]上问中拉力为50J25N 1m 2W F s ===⨯总动滑轮重力为=-=225N-40N=10N G nF G ⨯动物所以用此滑轮组匀速提升80N 的货物，所需拉力为()()11+=80N+10N =45N 2F G G n =物动6．一物体质量为10kg ，小红用定滑轮将该物体在4s 内匀速提升2m ，所用拉力为120N ，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功的功率是_______。
（g=10N/kg ） 【答案】200J 83.3％ 60W 【解析】 【分析】 【详解】[1]所提升物体的重力为=10kg 10N /kg=100N G mg =⨯有用功为=100N 2m=200J W Gs =⨯有故有用功是200J 。
[2]总功为=120N 2m=240J W Fs =⨯总则机械效率为200J=83.3%240JW W η=≈有总故机械效率为83.3%。
[3] 拉力做功的功率为240J==60W 4sW P t =总 即拉力F 的功率为60W 。
7．用如图甲所示的滑轮组在同一平面上均以0.2m/s 的速度匀速拉动不同物体。
根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像，如图乙所示。
若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，当物体向右运动0.3m ，绳子自由端移动__________m ；当滑轮组的机械效率为60%时，拉力F b 的功率是__________W 。
【答案】0.9 50 【解析】 【分析】 【详解】[1]有丙图可知，绳子股数3n =，物体向右运动0.3m ，则绳子自由端移动的距离30.3m=0.9m s ns ==⨯绳物[2]由丁图，当物体受到的摩擦力是100N 时，滑轮组机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则100N=50%()(100N+)W fs f W fs G s f G G η====++有用物总物动物动动则100N G =动当滑轮组的机械效率为60%时，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，物体受到摩擦力的大小1111111=60%()(+100N)W f s f f W f s G s f G f η====++有用1物1总物1动物1动则1150N f =不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由图知绳子股数3n =，拉力F b 为()b 111250150N+100N =N 33)3(F f G =+=动物体运动速度0.2m/s 不变，则绳端移动速度30.2m/s=0.6m/s v nv ==⨯绳物则拉力F b 的功率，由W FsP Fv t t === 则b 250N 0.6m/s=50W 3P F v ==⨯绳8．用如图甲所示的装置将实心物体A 从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N ，物体匀速上升的速度始终为1m/s （不计绳重、摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m 3，g =10N/kg ），则物体浸没在水中时受到的浮力为_________N ；物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为___________。
【答案】120 80% 【解析】 【分析】由图甲可知，承担物重的绳子股数n =2，则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的2倍；由图乙可知圆柱体A 离开水面后拉力F 的功率，利用P Fv =求绳子自由端的拉力，而不计绳重、摩擦及阻力，拉力A ()12F G G '=+轮，据此求A 的重力；由图乙可知圆柱体A 在水中拉力F 的功率，由P Fv =得绳子自由端的拉力，不计绳重、摩擦及阻力，拉力A )12(F G F G =-+浮轮，据此求浮力大小；不计绳重、摩擦及阻力，利用A A W G F W G G F η-==+-有浮浮总轮求物体浸没水中时的机械效率。
【详解】[1]由图甲可知，n =2，则拉力F 拉绳的速度A 221m/s 2m/s v v ==⨯=由图乙可知，圆柱体A 离开水面后拉力F 的功率420W ，由P Fv =得，绳子自由端的拉力420W 210N 2m/sP F v ''=== 不计绳重、摩擦及阻力，拉力A ()12F G G '=+轮，A 的重力 A 22210N 60N 360N G F G ='-=⨯-=轮由图乙可知，圆柱体A 在水中拉力F 的功率300W ，由P Fv =得，绳子自由端的拉力300W 150N 2m/sP F v === 不计绳重、摩擦及阻力，拉力A )12(F G F G =-+浮轮，物体浸没在水中时受到的浮力 A 02360N 6N 150N 1220N F G G F =+=+-=-⨯浮轮[2]物体浸没在水中的机械效率()()A A 360N 120N 100%100%100%80%360N 120N 60N G F h W W G F G hη--=⨯=⨯=⨯=-+-+浮有总浮轮9．一台起重机将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______。
