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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．如图甲所示，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）。
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0.1m 3，密度为0.4×103kg/m 3，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3n =，电动机拉着绳子的力A 1()F G F G n =+-动浮 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A 错误；B ．物体A 完全浸没在水中时受到的最大浮力，为333110kg/m 10N/kg 0.1m 1000N F gV ρ==⨯⨯⨯=浮液排故B 错误； C ．由mVρ=得，A 的质量 333A A A 0.410kg/m 0.1m 40kg m V ρ==⨯⨯=A 的重力A A 40kg 10N/kg 400N G m g ==⨯=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()()A 111000N 400N 300N 300N 33F FG G =⨯-+=⨯-+=浮动由图乙可知，电动机工作时拉绳子的功率且保持不变，为180J180W 1sW P t === 由W FsP Fv t t===可知，绳子自由端运动的最小速度 180W0.6m/s 300NP v F ===绳 则物体向下运动的最小速度110.6m/s 0.2m/s 33v v ==⨯=绳故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()A W F G h =-浮有用总功()()A A 133W Fs F G G h F G G h ==-+⨯=-+总浮动浮动 滑轮组机械效率的最大值()()A A A A 1000N 400N100%66.7%1000N 400N 300N F G hW F G W F G G F G G h η---====⨯≈-+-+-+浮有用浮总浮动浮动故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．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】883.33【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=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36N 312N ÷=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20N －12N=8N[2]滑轮组的机械效率为''B B B 30N 83.33%33312NW G h G h G F s W Fs Fs F h F η=======⨯⨯有总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________（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/s×2s=1m ，∵使用的是动滑轮，∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m ，拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J ；∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，∴f=0.2G=0.2×20N=4N ，滑轮的机械效率：η====80%．故答案为5，80%．4．质量为m 的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像（如图乙），机械中摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因有_____（写出一点即可），动滑轮的重力为_____，该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为_____。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．用如图所示的滑轮组拉动物体A ，使物体A 以0.2m/s 的速度水平向左匀速运动10s 。
已知物体A 重500N ，物体A 受到的摩擦力为120N ，拉力F 的功率为30W 。
下列说法正确的是（ ）A ．绳子自由端移动的距离为2mB ．拉力F 的大小为40NC ．滑轮组的机械效率为80%D ．滑轮组对物体A 所做的功为1000J【答案】C【解析】【分析】【详解】A ．由图知，3n =，绳子自由端移动的距离的速度为30.2m /s 0.6m /s v nv ==⨯=绳物则绳子自由端移动的距离为0.6m /s 10s 6m s v t ==⨯=绳绳故A 错误；B ．由W Fs P Fv t t=== 可得拉力的大小 30W 50N 0.6m /sP F v ===绳 故B 错误；CD ．物体移动的距离为 0.2m /s 10s 2m s v t ==⨯=物滑轮组对物体所做功为120N 2m 240J W fs ==⨯=有总功为50N 6m 300J W Fs ==⨯=绳总滑轮组的机械效率为240J 100%100%80%300JW W η=⨯=⨯=有总故C 正确，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，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________（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/s×2s=1m ，∵使用的是动滑轮，∴拉力移动的距离：s′=2s=2×1m=2m ，拉力做功：W=Fs′=2.5N×2m=5J ；∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，∴f=0.2G=0.2×20N=4N ，滑轮的机械效率：η====80%．故答案为5，80%．4．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 。
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，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900N 3m 2700J W Gh ==⨯=有用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23m 6m s =⨯=移动的速度是6m 0.6m/s 10ss v t === 可知拉力F 的功率为F 500N 0.6m/s 300W P Fv ==⨯=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2G G F +=动物解得2-2500N -900N 100N G F G ==⨯=动物即动滑轮重为100N ，C 错误； D ．滑轮组的总功是500N 6m 3000J W Fs ==⨯=总由上述可知，滑轮组的机械效率为2700J100%100%90%3000JW W η=⨯=⨯=有用总D 正确。
故选D 。
2．如图所示，工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m ，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．【答案】90% 75 增大 【解析】 【分析】 【详解】工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J ， 工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J ， 斜面的机械效率2700=90%3000W JW Jη==有总， 克服摩擦做的额外功W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J ， 由W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力300754W Jf N sm===额， 货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．3．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F A 、F B 匀速提升重力为G A 、G B 的A 、B 两物体，不计绳重和摩擦．若G A ＞G B ，则η甲_____η乙；若F A =F B ，则G A _____G B ．（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：η=×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，G A ＞G B 时，η甲＞η乙；由图可知，n 甲=2，n 乙=3，由F=（G+G 动）可得，提升物体的重力：G=nF ﹣G 动，则F A =F B 时，提升物体的重力关系为G A ＜G B ．4．质量为m 的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像（如图乙），机械中摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因有_____（写出一点即可），动滑轮的重力为_____，该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为_____。
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，每个滑轮重2N ，把一个重为12N 的物体在2s 内匀速提升0.2m ，不计绳重和摩擦，则（ ）A ．绳子自由端的拉力F 为6NB ．绳子自由端移动速度为0.1m/sC ．F 所做的有用功为2.8JD ．滑轮组的机械效率约为85.7%【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】由图可知绳子承担重物的段数n 为2。
A ．绳子自由端的拉力()()11+12N 2N 7N 2F G G n ==+=物动 故A 错误； B ．物体移动的速度0.2m0.1m/s 2sh v t ===物 则绳子自由端移动速度20.1m/s 0.2m/s v nv ==⨯=绳子物故B 错误；C ．拉力F 做的功为总功7N 20.2m 2.8J W Fs Fnh ===⨯⨯=总物体克服重力做的功为有用功120.2m 2.4J W Gh ==⨯=有故C 错误；D ．物体克服重力为有用功12N 0.2m 2.4J W Gh ==⨯=总则滑轮组的机械效率2.4J 100%100%85.7%2.8JW W η=⨯=⨯=有总故D 正确。
故选D 。
2．如图所示，重300N 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60N ，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23m s s ==绳物绳端运动的速度为3m =0.3m/s 10ss v t ==绳绳 根据公式P Fv =可得，拉力大小为12W ==40N 0.3m/sP F v =绳 [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60N?1.5m=90J W fs ==物有总功为40N?3m=120J W Fs ==总绳所以，滑轮组机械效率为90J=100%=100%75%120JW W η⨯⨯=有总3．如图所示，工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m ，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．【答案】90% 75 增大 【解析】 【分析】 【详解】工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J ， 工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J ， 斜面的机械效率2700=90%3000W JW Jη==有总， 克服摩擦做的额外功W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J ， 由W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力300754W Jf N sm===额， 货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．4．一台起重机将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______。
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，拉力 F 将重 120N 的物体沿水平方向移动 1m ，用时 1s 。
运动时，物体与地面之间的摩擦力为 30N ，此时滑轮组的机械效率为 80%。
下列说法正确的是（ ）A ．拉力 F ＝10NB ．克服动滑轮重力做额外功 7.5JC ．动滑轮重 7.5ND ．拉力的功率是 37.5W【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A ．由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，即n =3，该滑轮组的机械效率W fs f W Fns nFη===有用物总物 则绳子自由端的拉力30N 12.5N 3380%f F η===⨯⨯ 故A 错误；B ．滑轮组对物体做的有用功30N 1m 30J W fs ==⨯=有用滑轮组做的总功312.5N 31m=37.5J W F s =⨯=⨯⨯总额外功为37.5J 30J 7.5J W W W =-=-=额总有用由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于 7.5J ，故B 错误； C ．由B 知对动滑轮重力做的额外功小于 7.5J ，动滑轮上升的高度为1m ，根据W Gh =知，动滑轮重小于 7.5N ，故C 错误； D ．拉力做的总功为37.5J ，用时 1s ，由WP t=得拉力的功率为 37.51sJ37.5W W P t ===总 故D 正确。
故选D 。
2．如图所示，用平行于斜面的拉力F ，将重为8N 的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。
若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F 为_____N ；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F 为_____N 。
若另一斜面的高度h 与长度s 之比为3:5，将重25N 的物体匀速拉至顶端的拉力为18N ，则该物体所受摩擦力为_____N 。
【答案】4 5 3 【解析】 【分析】不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等；可由Gh Fs =求出拉力；已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功，再由W Fs =总求出拉力；不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh Fs =求出拉力，然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．用如图所示的滑轮组拉动物体A ，使物体A 以0.2m/s 的速度水平向左匀速运动10s 。
已知物体A 重500N ，物体A 受到的摩擦力为120N ，拉力F 的功率为30W 。
下列说法正确的是（ ）A ．绳子自由端移动的距离为2mB ．拉力F 的大小为40NC ．滑轮组的机械效率为80%D ．滑轮组对物体A 所做的功为1000J 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A ．由图知，3n =，绳子自由端移动的距离的速度为30.2m /s 0.6m /s v nv ==⨯=绳物则绳子自由端移动的距离为0.6m /s 10s 6m s v t ==⨯=绳绳故A 错误； B ．由W Fs P Fv t t=== 可得拉力的大小30W 50N 0.6m /sP F v ===绳 故B 错误；CD ．物体移动的距离为0.2m /s 10s 2m s v t ==⨯=物滑轮组对物体所做功为120N 2m 240J W fs ==⨯=有总功为50N 6m 300J W Fs ==⨯=绳总滑轮组的机械效率为240J100%100%80%300JW W η=⨯=⨯=有总故C 正确，D 错误。
故选C 。
2．如图所示，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。
若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。
【答案】4 100 80% 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为s =2h =2×2m=4m[2]拉力为250N ，物体中400N ，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为G 滑=2F -G 物=2×250N-400N =100N[3]机械效率为()()400N100%100%100%80%400N+100N W G h W G G hη=⨯=⨯=⨯=+有物滑总物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 。
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。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1．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＝Gh ＝85N×2m ＝170J[2]由100%=85%W W η=⨯有用总得拉力做的总功 170J=200J 85%W W η==有用总 则额外功为W 额外＝W 总−W 有用＝200J−170J ＝30J[3]由图知，n ＝2，拉力端移动距离s ＝2h ＝2×2m ＝4m由W 总＝Fs 得拉力大小200J50N 4mW F s ===总 [4]拉力做功的功率200J 20W 10sW P t ===总 [5]不省力，说明拉力至少等于物重，当F ＝G ＝85N 时，此时的机械效率85N100%=100%=100%=100%=100%=50%22285NW Gh Gh G W Fs F h F η=⨯⨯⨯⨯⨯⨯有用总 当该滑轮组的机械效率低于50%时，使用它将不再省力。
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，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。
若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。
【答案】4 100 80% 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图可知，动滑轮上绳子段数为2，则绳子自由端移动距离为s =2h =2×2m=4m[2]拉力为250N ，物体中400N ，则根据动滑轮上绳子段数为2，可求动滑轮重力为G 滑=2F -G 物=2×250N-400N =100N[3]机械效率为()()400N100%100%100%80%400N+100N W G h W G G h η=⨯=⨯=⨯=+有物滑总物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P＝128040 WJt 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%5．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。
【答案】51【解析】【分析】【详解】由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则s F=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即η=WW有总=FfsFs物 =3fF=320Nf=⨯85%解得f=51N即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。
6．如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。
开关S1和S2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，R2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 。
7．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50J 25N 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8．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用A F 、B F 匀速提升相同物体升高到相同的高度，不计绳子重和摩擦。
则拉力A F __________B F ，甲、乙两个滑轮组的机械效率η甲__________η乙。
（均选填“<”“>”或“=”）【答案】> = 【解析】 【详解】[1]由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，提升物体的重力相等，由图可知，n 甲=2，n 乙=3，不计绳子重和摩擦，则所用的拉力分别为112()()F G G G G n =+=+甲动动甲 113()()F G G G G n =+=+乙动动乙 所以，甲的拉力大于乙的拉力。
[2]将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度时，因不计绳子重和摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力所做的功，克服物体重力做的功为有用功，所以，拉力做的总功相等，所做的有用功相等，由100%W W 有总η=⨯可知，甲的效率等于乙的效率。
9．如图所示，工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢．此斜面的长为4m ，高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________，货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中，货物的机械能___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）．【答案】90% 75 增大 【解析】 【分析】 【详解】工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J ， 工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J ，斜面的机械效率2700=90%3000W JW Jη==有总，克服摩擦做的额外功W额=W总-W有用=3000J-2700J=300J，由W额=fs可得货物与斜面间的摩擦力300754W Jf Ns m===额，货物从底端匀速拉进车厢，货物质量不变，所以货物的动能不变，重力势能增大，故货物的机械能增大．10．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。
则滑轮组的机械效率为________；若物体的运动速度为0.2m/s，则拉力F的功率为________W。
【答案】83.3% 24【解析】【详解】[1]从图中可以看到，有三根绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离s与重物水平移动的距离's的关系是'13s s=，由于物体沿水平地面做匀速直线运动，水平方向受力平衡，可知动滑轮对重物的拉力是'100NF f==滑则滑轮组的机械效率为''1100N3100%100%100%83.3%40NsW F sW Fs sη⨯=⨯=⨯=⨯≈⨯有用总[2]若物体的运动速度为0.2m/s，那么绳端移动的速度330.2m/s0.6m/sv v==⨯=绳物可知拉力F的功率为40N0.6m/s24WP Fv==⨯=绳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η，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5FB ．G =3F -mgC ．匀速提升物体的高度增加，机械效率 η 不变D ．t 时间内，额外功为1 W mgh ηη-= 或()3W h F mg =-【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A ．据W 总=W 有+W 额得Fs =mgh +W 额即3mgh W mgh W F sh++==额额物体质量增大到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11(+)(+)3F G G mg G n ==物动 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+W W mgh W W W mgh Wη===+有有总有即1mgh mghW mgh ηηηη--==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 =F ⋅3h =3Fh那么额外功W =W 总-W 有=3Fh -mgh =h (3F -mg )故D 正确。
