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
200J
50N 4m
W F s =
==总 [4]拉力做功的功率
200J 20W 10s
W 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
85N
100%=100%=100%=100%=100%=50%22285N
W 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．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=1
2
(G总+G动)=
1
2
(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+100N
W 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。
3．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 =3×1m=3m
[2]有用功
W 有用=Gh =270N×1m=270J
[3]总功
W 总=Fs =150N×3m=450J
[4]拉力做功的功率
450J
45W 10s
W P t =
==总
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 。
【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 1m
W f s =
=有
5．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．
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S1和S2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
24V
24Ω1A
R =
=总 电动机的电阻
M 2-24Ω-10Ω14ΩR R R ===总
此时电动机的实际功率
()2
2
M 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 t
t
η??=
=?
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 25W
W t P =
=总 所以重物上升的速度为
1m =0.5m/s 2s
s v t =
= [3]上问中拉力为
50J
25N 1m 2
W 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 2
F 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
11
2()()F G G G G n =+=+甲动动甲 11
3
()()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．起重机械在四川汶川的救援过程中，发挥了重要的作用；如图所示，吊臂上的滑轮组，可用4 10N F =的拉力将重为2.4×104 N 的吊板提起，如果吊板被匀速提高10 m ，则拉力F 做功_________J ，滑轮组的机械效率是__________。
【答案】3×105 80% 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由题图知：与动滑轮相连的绳子共有三段，则拉力F 移动的距离s 与物体升高的距离h 之间的关系为3s h =；拉力F 做功是
4510N 310m 310J W Fs ==??=?总
[2]滑轮组做的有用功是
452.410N 10m 2.410J W Gh ==??=?有用
滑轮组的机械效率是
552.410J 100%100%80%310J
W W η?=?=?=?有总
10．用如图甲所示的装置将实心物体A 从深井中吊出来，人对绳子施加的拉力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）。则当物体完全出 水之后，拉力的功率为____W ，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】420W 120N 80% 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由乙图可知，物体完全出水后人对绳的拉力大小为210N ，绳自由端移动的速度为物体上升速度的2倍，此时拉力的功率
11210N 2m/s 420W P F v ==?=
[2]以动滑轮和下方吊起的物体为整体进行受力分析：物体完全脱离水面后，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力，竖直向下的方向上受到重力
12=2210N 420N G F =?=整
被吊物体的重力
420N 60N 360N G G G =-=-=物动整
物体在浸没状态时，整体在竖直向上的方向上受到两股绳的拉力和浮力，竖直向下的方向上受到重力，由此可得
22420N 2150N=120N F G F =-=-?浮整
[3]物体在浸没状态时，绳对物体的拉力
360N 120N 240N F G F =-=-=浮拉物
滑轮组的机械效率
2240N 100%100%100%80%150N 2W F h h
W F s h
η?=
?=?=?=?有拉总
11．工人师傅利用如图所示的两种方式将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F 1、F 2始终沿竖直方向；图甲中OB ＝2OA ，图乙中动滑轮重为60N ，重物上升速度为0.01m/s 。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是
A ．甲乙两种方式都省一半的力
B ．甲方式F 1由150N 保持不变
C ．乙方式机械效率约为83.3%
D ．乙方式F 2的功率为3W 【答案】BC 【解析】 【详解】
A ．甲图中，F 1为动力，已知O
B ＝2OA ，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F 1＝150N ； 由图乙可知，n ＝3，不计绳重和摩擦，则13（G +G 动）=1
3
（300N+60N ）＝120N ， 故 A 错误；
B ．甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F 1为150N 不变，故B 正确；
C ．不计绳重和摩擦，乙方式的机械效率为：
300N
===83.3%300N+60N
W G W G G η=
+有总动 ， 故C 正确；
D ．乙方式中F 2＝120N ，绳子的自由端的速度为
v 绳＝0.01m/s×3＝0.03m/s ，
则乙方式F 2的功率为：
P ＝F 2v 绳＝120N×0.03m/s ＝3.6W ，
故 D 错误。
12．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 1500J
B ．拉力 F 的功率为 150W
C ．动滑轮重为 200N
D ．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 10s
s 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
2700J
100%100%90%3000J
W W η=
?=
?=有用总
D 正确。 故选D 。
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%，下列判断正确的是（ ）
A ．拉力的大小为450 N
B ．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 G
W Fs Fnh nF
η=
===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
)1
A 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 G
W 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：
400N
100%80%400N 100N
G G G η''=
=?='++动，
故C 正确。
14．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力10N G =，拉力大小15N F =，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（ ）
A ．27N
B ．36N
C ．18N
D ．270N
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
由于小车沿水平地面匀速前进，那么绳对小车的拉力等于小车受到地面的摩擦力，即
'F f =，该装置的有用功是
'''W F s fs ==有
三段绳子托着动滑轮，那么绳端移动的距离是'3s s =，该装置所做的总功是
'15N 3W Fs s ==?总
可知
'
'
100%100%60%15N 3W fs W s
η=?=?=?有
总 解得27N f =。 故选A 。
15．如图所示，拉力 F 为 5N ，物体 A 以 0.1m/s 的速度在物体 B 表面向左做匀速直线运动（B 表面足够长）；物体 B 静止在地面上，受到地面对它的水平向左 4 N 的摩擦力，弹簧测力计示数为 12N 。下列说法正确的是（ ）
A ．物体A 受到的摩擦力为 10N
B ．拉力 F 的功率为 1.5W
C ．滑轮组的机械效率为 80%
D ．拉力 F 增大到 15N 时，物体 B 开始向左运
动 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A ．物体
B 静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B 受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A 对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N ，即
AB 4N 12N f +=
则AB 8N f =；根据相互作用力的知识可知，物体A 受到的摩擦力为
AB 8N f f ==
故A 错误；
B ．由图知，水平使用滑轮组，n =2，拉力端移动速度
220.1m/s 0.2m/s v v ==?=物
则拉力做功的功率
5N 0.2m/s 1W W Fs
P Fv t t
=
===?= 故B 错误；
C ．滑轮组的机械效率
8N
100%=100%80%25N
100%W f W nF η=
??==??有总 故C 正确；
D ．若拉力F 增大到15N 时，A 在运动过程中，A 对B 的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A 和B 之间的摩擦力不变，所以物体B 的运动状态不会改变，即物体B 仍然静止，不会向左运动，故D 错误。 故选C 。
16．某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A ，拉力的功率随时间变化的图象如图乙，已知动滑轮的重力是60N ，物体上升的速度始终是1m/s ，不计绳重、摩擦及阻力，3
3
110kg/m ρ=?水 ，g = 10N/kg ，下列说法中正确的是（ ）
①物体的重力是420N ；
②物体浸没在水中时受到的浮力100N ； ③物体的密度是3× 10 3kg/m 3；
④物体浸没在水中时滑轮组的机械效率80%。 A ．①④ B ．②③
C ．①②
D ．③④
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
由图乙知，当物体A 离开水面后，滑轮组绳子端的功率P =420W ，而绳子端的速度
v 1=2v =2×1m/s=2m/s
据P =Fv 得，此时绳子端的拉力
1420W
210N 2m/s
P F v =
== 不计绳重及摩擦，由1
(+)F G G n
=
物动得，物体A 的重力 =2=2210N 60N 360N G F G -?-=物动
物体A 浸没在水中时，滑轮组绳子端的拉力
1
11300W 150N 2m/s
P F v =
== 那么物体A 对动滑轮的拉力
1=2=2150N 60N 240N F F G -?-=拉动
此时物体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力、浮力的作用，而匀速向上运动，那么物体A 所受的浮力
F 浮=
G 物-F 拉=360N-240N=120N
物体A 浸没时，据阿基米德原理得
23
33120N 1.210m 1.010kg/m 10N/kg
F V V g ρ-==
==???浮物排水 物体A 的质量
360N
36kg 10N/kg
G m g =
==物 物体A 的密度
33
23
36kg 310kg/m 1.210m m V ρ-=
==??物 物体A 浸没在水中时，滑轮组所做的有用功和总功分别为 W 有=F 拉h ，W 总=F 1s =F 1?2h
机械效率
1240N =80%2150N 2
W F h W F h η===??有拉总
故ABC 错误，D 正确。 故选D 。
17．用图所示的装置将重为为800N 的正方体石料A 从水中提升出来。在卷扬机对绳子的拉力作用下，使A 经历了三个过程∶过程I 为A 浸没在水中竖直匀速上升的过程，过程Ⅱ为A 上表面刚露出水面到下表面刚离开水面竖直匀速上升的过程，过程Ⅲ为A 在空中竖直匀速上升的过程。过程I 中卷扬机对绳子的拉力大小为F =500N 。若不计绳重和轮与轴间的摩擦，不计水中提升时水对A 的阻力，不计A 被提出水面所带水的质量，下列判断中正确的是（ ）
A ．若过程I 和过程Ⅱ中提升A 的高度相同，则两过程中动滑轮所做的有用功相同
B ．过程I 和过程II 中卷扬机对绳子的拉力大小相同
C ．过程Ⅲ中提升A 的机械效率η一定小于80%
D ．此装置中动滑轮的重力大于200N 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．过程I 、Ⅱ中动滑轮提供的拉力等于A 的重力减A 受到的浮力，但过程Ⅱ中物块排开水的体积变小，则浮力不断变小，拉力增大，提升相同的高度，由W Fs =可知过程I 中动滑轮所做的有用功与过程Ⅱ中动滑轮所做的有用功不相等，故错误；
B ．过程I 和过程II 中动滑轮提供的拉力大小不同，由
()()11
=22
F F
G G F G =
+-+浮拉动动卷扬机 可知卷扬机对绳子的拉力大小不同，故错误； CD ．过程I 中
()()11
=22F F G G F G =
+-+浮拉动动卷扬机 2F F G G +=+浮动卷扬机
过程Ⅲ中
800N 800N
==1022500N 1000%800N %Gh G G Gh G h G G W W F F F F η===?+=
+?+++有浮浮浮
总卷扬机动动＜
又因为
1000N 800N +2800N 800N
==00N F G G G F +++浮动浮
则
=200N 200N G F +动浮＞
故CD 正确。
故选CD 。
18．体重为800N 的工人用图甲所示装置提升重物，AOB 是轻质杠杆，O 为支点，OA ∶OB =1∶2，动滑轮的机械效率随提升物体重力变化的图像如图乙，若提升重物的过程中绳子始终是竖直的，不计绳重与摩擦，g 取10N/kg 。则下列说法正确的是（ ）
A ．动滑轮的重力是400N
B ．用该装置匀速提起2000N 的物体，人对地面的压力是600N
C ．若工人在2s 内将重物匀速提升了0.4m ，人对绳子的拉力为300N ，则拉力的功率240W
D ．该装置的机械效率为68%时，提升重物的重力是800N 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由图乙可知，当提升重物G =600N 时，动滑轮的机械效率为60%，不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率
600N
=60%600N+G W Gh G W Gh G h G G η=
=
==++有总动动动
解得
G 动=400N
故A 正确；
B ．由图知n =2，用该装置匀速提起2000N 的物体，杠杆A 端施加的拉力
() 11
(2000N 400N)1200N 22
A F G G =
+=+=动 由杠杆平衡条件可得F A ×OA =F B ×OB ，杠杆B 端施加的力
11
1200N 600N 22
A B A F OA F F OB ?=
==?= 人对地面的压力
800N 600N 200N B F G F =-=-=压人
故B 错误；
C ．该装置使用了动滑轮、省力杠杆，二者都是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，拉力端移动
距离等于物体升高距离的4倍，拉力端移动的速度等于物体升高速度的4倍，则拉力端移动的速度
0.4m 4440.8m /s 2s
h v v t ==?
=?=物 拉力做功功率
300N 0.8m /s 240W W Fs
P Fv t t
=
===?= 故C 正确；
D ．该装置使用了动滑轮、省力杠杆，不计绳重与摩擦，AOB 是轻质杠杆、质量不计；所以使用该装置做的额外功W 额=G 动h ，该装置的机械效率
68%W Gh Gh G
W Fs Gh G h G G η=
=
===++有总动动 68%400N
G
G =+
解得
G =975N
故D 错误。 故选AC 。
19．高台上的电动车通过如图滑轮组将重力为G 的物体匀速提至高台上（不计绳重和滑轮间摩擦），用时为t ，已知整个过程中电动车的速度为v ，受到水平地面的摩擦力为F f ，滑轮组的机械效率为η。则下列说法中正确的是（ ）
A ．电动车的牵引力等于水平地面的摩擦阻力F f
B ．此过程中物体克服重力做功Gvt
C ．绳对车的拉力为
D ．电动车牵引力的功率（2η
G
+F f ）v
【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．电动车匀速提升物体，处于平衡态，受平衡力作用，故电动车水平向左的牵引力等于
向右的水平地面的摩擦阻力F f 与绳子拉力之和，A 选项错误；
B ．由图可知动滑轮缠绕的绳子股数n =2，则物体竖直方向上移动的速度为
绳物
2
v v v n == 物体竖直方向上移动的高度为
物2
vt
h v t ==
克服重力做功
2
Gvt
W Gh ==
B 选项错误；
C ．由滑轮组效率
有总100100100s W Gh G
W F nF
η=
?%=?%=?% 得绳对车的拉力为
2G G
F n ηη
=
= C 选项正确；
D ．由平衡力关系得电动车的牵引力为
牵f F F F =+
电动车牵引力的功率
()牵牵f f 2F s W
G P F v F F v F v t t η??=
===+=+ ???
D 选项正确。 故选CD 。
20．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'
1
3
s 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
'100N F f ==滑
则滑轮组的机械效率为
''
1
100N 3100%100%100%83.3%40N s W F s W Fs s
η?=?=?=?≈?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/s 0.6m/s v v ==?=绳物
可知拉力F 的功率为
40N 0.6m/s 24W P Fv ==?=绳
机械效率计算题 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N， 人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上 升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 答案：（1）W=500J P=100W （2）80% 2．如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳 对重物所做的功和起重机将电能转化成 机械能的效率(保留小数到％)。 答案：增加；1×105J；% 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N，
物体在5s内匀速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 答案：240J；80%；60W 4．随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N 的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)． (1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力 (2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确． (3)求两种方案的机械效率之比 (4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些说明理由．
有用功对人们有用的功叫有用功(即: 不用任何机械时所必须做的功) 额外功对人们无用但不得不做的功叫额外功 总功有用功和额外功之和叫总功. 机械效率 ①有用功跟总功的比值叫机械效率. ②通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比, 用η表示, 表达式100% W W η=? 有 总 . ③由于有用功总小于总功, 所以机械效率总小于 1. 只有理想机械, 在0 W 额 ＝时, 1 η=. 机械效率η是小于1的数, 没有单位. 机械效率越高, 做功性能越好. 模块一机械效率的基本概念 知识互联网 知识导航 机械效率 选择哪种方式运送 沙子更省功呢? 拎上去 还是使用机械? 用铁桶 还是轻质布袋?
【例1】 (多选) 下面关于功、功率、机械效率说法正确的是 ( ) A. 功率大的机械做功一定快 B. 功率大的机械做功一定多 C. 机械做功少, 功率一定小, 机械效率一定低 D. 有用功一定时, 额外功少的机械, 机械效率一定高 【答案】 A D 【例2】 如图所示(不计绳重与摩擦, 且动滑轮重G 动小于物重G ), 用它 们分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度, 所用的拉力分别为F 甲、F 乙, 它们的机械效率分别为η甲、η乙. 则下列关系正确的是 ( ) A. F 甲＜F 乙 B. F 甲＞F 乙 C. η甲＜η乙 D. η甲=η乙 【答案】 B 【解析】 F 甲=G , F 乙＜G , 故A 错误, B 正确; 不计绳重与摩擦, 所以使用定滑轮时没有额外功, 而 使用动滑轮时, 要对动滑轮本身做额外功, 故η甲＞η乙. 故选B. 【例3】 如图所示, 一物体重为180N, 小明用定滑轮将该物体匀速提高2m. 所 用拉力为200N. 此过程中, 小明做的有用功是 J, 总功为 J, 额外功为 J, 定滑轮的机械效率是 . 【答案】 360; 400; 40; 90% 【例4】 如图所示, 建筑工人用250N 的拉力沿竖直方向匀速拉起400N 的重物, 重物上升4m 所用时间为25s , 此过程中拉力做的功为 J, 拉力的功率为 , 滑轮的机械效率是________. 【答案】 2000; 80W; 80% 【解析】 拉力的总功==2=250N 24m 2000J W Fs F h ???=总 拉力功率为总功功率2000J 80W 25s W P t ===总 机械的效率400N 4m 100%80%250N 8m W Gh W Fs η?= = =?=?有用总 . 夯实基础
机械效率计算题 2.如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求： （1）拉力F； （2）拉力做功的功率； （3）动滑轮的机械效率. 3．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为200N的泥桶，所用的拉力为80N，若工人在5S，内将泥桶匀速向上提升2m，则拉力的功率为_多少w，滑轮组的机械效率为多少。 4．如图所示，小明用滑轮组匀速提起一个重为600N的物体A，物体上升的速度为0．1m／s，人拉绳的力为250N，不计绳重和摩擦，人拉绳做功的功率为多少W，滑轮组的机械效率为多少，动滑轮重多少N． 5．重为120N、底面积为0．1m2的物体在20N的水平拉力F作用下沿水平地面向右匀速运动了10m，用时20s．求： (1)物体对地面的压强； (2)物体所受摩擦力的大小； (3)拉力所做的功和拉力的功率． 6、如图4所示的滑轮把重为1000牛的物体匀速提升12米，则作用在滑轮上的拉力F为______牛，绳子对重物所做的功为________焦，若提升重物所用的时间为1分钟，则绳子对重物做功的功率为________瓦。 7．如图8所示，用滑轮组提起重900N的物体，绳子自由端拉力F为400N，重物在20S内匀速上升了10m。求： (1)物体上升的速度。(2)提起物体所做的有用功。(3)滑轮组的机械效率。 8．在某次升国旗的仪式上，小强同学通过滑轮组将—质量为0．8千克的国旗缓缓匀速升高15米，如图所示。问：(1)小强匀速拉绳的力为多少?(2)此过程巾，小强对旗做了多少功?(3)如果升旗用了50秒的时间，则小强做功的功率为多大?(不计滑轮与绳的摩擦，滑轮、绳的质量忽略不汁，取g=10牛／千克)
专题06机械效率 考点解读 一、有用功、额外功、总功的求解： 1、有用功：对机械、活动有用的功。 公式：W 有用＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总；斜面：W 有用= Gh 。 2、额外功：并非需要但又不得不做的功。 公式：W 额= W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W 额=fL 。 3、总功：有用功加额外功或动力所做的功。 公式： W 总=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η；斜面：W 总= fL+Gh=FL 。 二、机械效率的求解： 机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：%100?=总 有用W W η 常考机械的有用功、总功、机械效率计算
重点考向 考点一：滑轮的机械效率（竖直提升物体） 1．（2019?雅安）如图是用动滑轮提升货物A的示意图。用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。求： （1）提升货物所做的有用功W有； （2）拉力通过的距离及拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 【解析】解： （1）提升货物所做的有用功： W有用＝Gh＝500N×2m＝1000J； （2）使用动滑轮时，n＝2，拉力端通过的距离： s＝2h＝2×2m＝4m， 拉力F做的总功： W总＝Fs＝300N×4m＝1200J； 拉力做功的功率： P＝＝＝120W； （3）动滑轮的机械效率： η＝＝×100%≈83.3%。 答：（1）提升货物所做的有用功为1000J；
（2）拉力通过的距离、拉力的功率分别为4m、120W； （3）动滑轮的机械效率为83.3%。 2．（2019?镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。 桶的质量忽略不计，g取10N/kg。 （1）求桶中水的质量。 （2）求这桶水对地面的压强。 （3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。 【解析】解： （1）水的体积V＝0.01m3， 由ρ＝可得水的质量： m＝ρV＝1×103kg/m3×0.01m3＝10kg； （2）这桶水所受的重力： G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N， 桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力： F＝G＝100N， 这桶水对地面的压强： p＝＝＝500Pa； （3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率： η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。 答：（1）这桶水的质量为10kg。
力学考点（13）功和功率和机械效率 考点解读：功、功率和机械效率的内容是力学知识的综合体现，在中考试题中出现率极高，即使学习中的重点内容，又是学习中的难点，属于中考中的拉分题目。需注意在理解其物理概念的基础上，通过多做些练习，方能达到熟能生巧。 例题解析： 例1、(★)()如图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ） 例2、 (★★★)(海门)如图所示，在粗糙程度相同的表面上，用大小相等的拉力F ，沿不同的方向拉物体运动相同的路程s ，则下列关于拉力做功的判断中正确的是（ ） (A) 乙图中的拉力做功最少 (B) 甲图中的拉力做功最少 (C) 甲、乙、丙三种情况下拉力做功一样多 (D) 丙图中的拉力做功最多 例3、(★★★★★)(卷)如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A 和物体B 。当提升物体A 时，滑轮组的机械效率为75%，为F 1；当提升物体B 时，小民对地面的 压力为F 2。已知小民的质量为65kg ，物体A 的质量为90kg ，物体B 的质量为50kg 。 假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同 一直线上，不计绳重和摩擦。则F 2:F 1= ________ 。 ; 例4、(★★★★)(广东汕头)一质量为3000kg 的汽车沿着长为5.4km 的盘山 公路匀速行驶,当它从山脚行驶到高为0.5km 的山项时，耗时15min,汽车发动机 牵引力为4000N.求，(1)汽车的行驶速度;(2)汽车发动机牵引力做的功;(3) 汽车 发动机牵引力的功率. 解析：(1)汽车的行驶速度v=s/t=5.4×103m/(15×60s)=6m/s ；(2)汽车发动 机牵引力做的功W=FS=4000N ×5.4×103m=2.16×107J; (3) 汽车发动机牵引力的 功率P=W/t=2.16×107J/(15×60s)= 2.4×104w. 经典试题： 1、(★)()下列关于力做功的说法，正确的是（ ） (A) 汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车有做功 (B) 人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功 (C) 过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功 (D) 人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功 2、(★)(06福建福州) 如图所示描述的力，有对物体做功的是（ ） 熊猫用力举着杠铃不动 用力拉绳匀速提升重物 用力搬石头没搬动 用力提着水桶沿水平方向移动 例1图 例3图
中考物理一轮复习专题练习——杠杆机械效率计算题专练（有答案） 1．工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功．求： （1）提升物体做的有用功； （2）杠杆的机械效率． 【答案】（1）90J；（2）90% 2．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集到的信息: (1)若不计杠杆自重和摩擦，求拉力F的大小; (2)若实际拉力F为90 N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率. 【答案】(1)80N. (2)88.9%. 3．如图所示装置可以用来提升货物，O为杠杆OAB的支点，货物P重为120N，OA 长为AB的两倍．在作用于B端竖直向上拉力F的作用下，杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.4m，B端上升的高度为0.6m，拉力F 克服杠杆自重所做的额外功为12J，不计支点O处的摩擦阻力．
（1）求拉力所做的有用功W有用和拉力F的大小； （2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，求此时拉力所做的总功和杠杆的机械效率η． 【答案】（1）48J；100N（2）84J；85.7% 4．有一种重心在支点处的杠杆,它与转轴间的摩擦较小,因此机械效率很高,若用这种杠杆将重为360N的物体匀速提升0.5m的过程中,杠杆的机械效率为90%。请问： （1）提升重物体时所做的有用功是多少? （2）提升重物体时所做的总功是多少？ 【答案】(1)180J；(2)200J 5．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为16N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为0.25m．求： （1）拉力所做的功多大？ （2）杠杆对重物所做的有用功多大？ （3）杠杆的机械效率是多少？ 【答案】（1）拉力所做的功为2J； （2）杠杆对重物所做的有用功为1.6J； （3）杠杆的机械效率是80%． 6．如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求 2
滑轮组机械效率计算专题 一、复习目标： 1、了解滑轮组的特点 2、会解答简单的关于滑轮组机械效率的计算 二、知识储备： 1.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________. 2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是和，计算功的公式W= 。克服重力做功的公式为W= ，克服阻力做功的公式为W= 。功率的计算公式P= = 。 3、计算机械效率的公式是。 三、典例解析： 例题：用滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2×103J，所用的时间为20s。求： （1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。 四、跟踪练习： 1、如图1是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量 为100g，每个滑轮的质量都为50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦， 使用滑轮组使钩码匀速直线上升10㎝，则人的拉力大小为 N，有 用功为 J，额外功为 J，机械效率为。 步骤： 2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。 （1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做 功的功率是多少？此时滑轮组的机械效率是多少？
3、用如图3所示的滑轮组来匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面的摩擦力F 1为 1200N ，若此时滑轮组的机械效率为80%，物体速度为1m/s ． ①拉绳的速度是多少？ ②拉绳的力F 至少为多大？ ③拉力的功率是多少？ ④如果想用更小的力拉动钢锭，请你提出一条可行性建议． 五、达标测试： 1、如图3所示，物重G 为600N ，用滑轮组将重物匀速提升5m ，所用的拉力F 为250N ，滑轮组的机械效率为_______；若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 2、如图6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_______，滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力) 3、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ） A ．功率大的机械，做功一定多 B ．做功快的机械，功率一定大 C ．效率高的机械，功率一定大 D ．做功多的机械，效率一定高 4、关于机械效率，下列说法正确的是（ ） A.有用功越大，机械的机械效率就越高 B.额外功越大，机械的机械效率就越低 C.总功越大，机械的机械效率就越低 D.有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高 F 1
八年级物理·下新课标[人] 第3节机械效率 导入一: 小明家最近买了一处新楼房,家在三楼.想把洗手间、厨房装修一下,需把沙子运到三楼.请同学们根据需要,选择器械帮助小明家解决这个问题,看看哪个小组选的办法最好? 请学生发表自己的见解,提出各种方案.并对各种方案进行讨论,比较优缺点. [设计意图]创设真实的情景,容易激发学生兴趣,顺利进入教学. 如图所示的三种方法仅供参考:第1种是人直接提着沙子上楼;第2种是把沙子放进桶里,人通过动滑轮把沙子拉上楼;第3种是把沙子放进质量较小的袋子里,人通过动滑轮把沙子拉上楼. 经过讨论明确第一种方法太不方便.第三种方法最好,因为它比第二种方法用的力小.提升相同高度做的功少. [设计意图]通过讨论,为下面学习有用功与额外功做好铺垫. 导入二: 创设情境,引入课题 提出问题:直接提升物体做功,与使用机械提升物体做功相同吗? 实验演示: 结论: 推论:使用任何机械都不省功. 引出新课:机械效率.
一、有用功和额外功 结合用动滑轮提升沙子,请同学们观看提沙子过程的视频.思考: 1.在把沙子从一楼运上三楼的过程中,每种方法中各对哪些物体做了功? 2.无论采取哪种方法都必须做的功是对什么做的功? 3.在几种不同的方法中不愿做但又不得不做的功分别是什么? 学生进一步思考并回答. 板书:一般来说,机械对外所做的功为有用功,机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功为额外功,动力对机械所做的功为总功. 总功等于有用功与额外功之和. 指出:前面实验中,第三种方法最好,因为第三种方法做的额外功最少,总功最少. 讨论:不使用机械直接提升物体做的功,与使用机械提升物体做的功一样吗?(手拉绳做的功与动滑轮对沙子做的功相等吗?)怎样探究这个问题? 1.设计实验方案:用手通过一个弹簧测力计拉一个动滑轮,沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码. 2.为了探究上述问题需要测量的物理量是:手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力G、钩码上升的高度h. 3.改变钩码的数量,重复上述测量. 4.设计表格,将实验数据填入表中. [设计意图]进一步理解有用功和额外功,并会测量有用功和总功. 5.分析实验数据: (1)手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等? (2)哪一个做的功多一些? (3)你认为产生这一现象的原因是什么? 6.结论: (1)不相等; (2)手拉绳做的功多; (3)有摩擦,在提起重物时还要提起动滑轮. [知识拓展]有用功和总功的区别: 有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功,例如:在提升物体时,无论是使用定滑轮、动滑轮,还是杠杆,对物体竖直向上的拉力与物体在竖直方向上移动的距离的乘积就是有用功,在使用机械做功时,有用功等于机械对物体所做的功,即等于不用机械而直接用手所做的功.一般情况下,人们做功有两
九年级物理机械效率测试题（附答案） 《机械效率》测试题一、填空题（每空1分，共30分）1．对完成工作任务无用而又必须做的功叫做_________，有用功和额外功 之和叫做___________。2．因为_________功总小于_________功，所以机械效率总小于1。提高机械效率的途径是减小___________功。3．板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫_____功，对板车所做的功叫______功，如果目的 是送板车，则对板车所做的功叫_____功，对货物所做的功叫______功。4．一台起重机将3600N的货物提高4m，如果额外功是9600N，起重机做的有用功是____________，总功是___________，机械效率 是___________。5．利用一个动滑轮将重70N的物体匀速提高 6m，设动滑轮重10N，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是_____________，总功是___________，这个滑轮组的机械效率是 ___________。6．如图1所示，物重40N，滑轮重10N，用力F 匀速向上提起重物时，拉力F的大小为______，滑轮组的机械效率是________。（绳重和摩擦不计）7．某机械的机械效率为80%， 使用它做400J的有用功，需同时做________J的额外功。8．如图2是测定滑轮组的机械效率的实验装置，除了图中器材外，还需要___________和___________；除钩码重外，还要测出的数据有 ___________、____________、__________；弹簧测力计的拉力方向 应__________，钩码应___________上升；将图中钩码减少一个，则 滑轮组的机械效率将__________。9．如图3所示，物体A的质量是100kg，在力F的作用下物体以0．5m/s的速度沿水平方向匀速前进。若A与水平面间的摩擦力为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s内拉力的有用功是______J，拉力F是______N。（g取10N/kg）10．用图4所示的滑轮组甲和乙，提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为η甲，乙滑轮组的机械效率为η乙，则可判定η甲 ______η乙；如果用乙滑轮组第一次提起重G1的重物，机械效率为η1，第二次提起重为G2的重物（G1> G2），机械效率为η2，则可 判定η1______η2。（不考虑绳重和摩擦的影响，且动滑轮的重力相等）二、选择题（每题3分，共30分）1．分别用杠杆、
中考物理机械效率汇编 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N ，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s 内可使物体匀速上升2m 求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 2．如图所示为一起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1) 如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2) (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0.1％)。 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N 的物体，所用的拉力为150N ， 物体在5s 内匀速上升lm ．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 5. 如图22所示装置 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N 的货物提至高处，人对绳的拉力F 1为500N ，货物在1min 内匀速上升了5m 。 （1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是600N ，要把重物提升5m ，求拉力做的功。 6．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s 内将240N 的物体匀速提升2m ，已知工人的拉力为100N 不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N 的重物，拉力应为多大？ 图22
7、 我省出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw 的抽水机， 把水抽到距水面10m 高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m 3的蓄水池抽满，求：（1）抽水机对水做的功；（2）抽水机的效率；（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。 8. 在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V ， 额定功率38kW ，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s ，把重物吊起20m ．求： （1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t ？ 9. 为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的 距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离) (1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明. (2)该水泵连续正常抽水1h ，把水抽高了50m ，水泵对水做了多少功？此 时水泵的效率是多少？ (g 取10N/kg) 10．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N 的木箱，木箱以0．5m ／s 的速度匀速上升2m ，所用拉力F 的大小为500N(不计绳重和摩擦)． (1)拉力F 做功的功率是多少?(2)动滑轮的机械效率是多少? 11．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg 的重物提高5m ，所用的拉力是600N 。求： （1）该重物受到的重力； （2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功； （4）滑轮组的机械效率。 12．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱 子匀速提升5m ，动滑轮的质量为8kg ，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg ． 图15 题24图
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， ()21 24 F 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， 2G G 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．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=1 2 (G总+G动)= 1 2 (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+100N W 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。 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；
机械效率计算题专题练习有答案和解析共14题 1．如图是用动滑轮提升贷物A的示意图。用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。求： （1）提升贷物所做的有用功W有； （2）拉力通过的距离及拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 2．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍．求： (1)拉力F在30s内所做的功； (2)整个装置的机械效率． 3．如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。求：
（1）当绳子a对货箱的拉力F a为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg） （2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力F b做了2.4×104J的功，拉力F b是多大？ （3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？ 4．如图甲所示，重为16N、底面积是40cm2的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m。拉力做的功随时间变化的图象如图乙所示。物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍。求： （1）物体A静止在水平地面时对地面的压强 （2）5s内拉力F对物体A做的有用功 （3）滑轮组的机械效率 5．一个边长为20cm，质量为20kg的正方体石块静止在水平地面上。工人用如图所示的滑轮组将石块在10s内匀速提升5m，工人施加的动力F为125N．求：(不计绳重和摩
机械效率计算题专题 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
机械效率计算专题 1.工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m，已知工人的拉力为100N不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N的 重物，拉力应为多大？ 2．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N的木箱，木箱以0．5m ／s的速度匀速上升2m，所用拉力F的大小为500N(不计绳重和摩 擦)． (1)拉力F做功的功率是多少(2)动滑轮的机械效率是多 少 3．用图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求：（1）拉力 所做的功和拉力的功率；（2）滑轮组的机械效率． 4．湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速 拉下4m，求：(g取10N／kg)(1)提升前货物静止在地面上，与地 面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强．(2)提升时绳子自由端 的速度．(3)拉力F的功率．(4)此滑轮组的机械效率． 5．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物提高5m，所用的拉力是600N。 求： （1）该重物受到的重力；（2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功；（4）滑轮组的机械效率。 6．如图所示，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F， 将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程 中物体克服摩擦力做了100J的功．求： (1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率； (3)推力F的大小． 7.如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ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120Ｎ.求：（1）滑轮组的机械效率为多少（ 2）若物体的速度为s,则1min内拉力做的功为多少（ 3）拉力的功率是多少 8.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：
四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J； ∴P=W/t=900J/10s=90W． （3）∵S=nh；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机 货箱的重力是400N ，g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的拉力的 功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。
效率与机械效率 教学准备 物理方面： 对能量的认识，对一般工具的认识。 数学方面： 基本的四则运算能力。 教学目标 行为目标： ①效率具体指的是什么物理现象。 ②正确认识整个做功过程中因做功所产生的各种能量。 认知目标： 理解工具在机械效率中的作用。 教学重难点 重点： 对效率（机械效率）的认识与理解。 难点： 对机械效率中公式的运用。 考情分析 效率一定会出现在大型综合性考试中，一般在4分左右，就知识面而言，不会陷入太多的困难，更多的是结合生活现象对此的理解。 1 效率与工具 1.1工具 随着社会科学技术的发展，人们的劳动技术也在不断被改善，而用来劳动的工具随着实际生产生活问题也在不断被改善。而评价工具使用价值，主要引用“机械效率”这 教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1
教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1 一词。 在初中阶段，常见的工具主要有“斜面”、“杠杆”、“滑轮”、“热机”、“家用电器”等，在人们使用工具的过程中，就会伴随着能量的转换，能量的转换效果，一般用“效率”这一物理名词来描述。这也是我们要掌握的内容。 因此，“效率”也可以概括为能量的转换过程。 1.2工具做功中的能量 有用功 使用机械时，人们最终需要的能量，一般指工具的主要作用所产生的能量，用“W 有 用 ”表示。 额外功 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功。一般用“W 额外”表示。 总功 有用功和额外功之和时总功做的功，叫做总功，用“W 总”表示。即满足： W 总=W 有用+W 额外 eg ： 实际生活类： 如图所示，是家用电动机，该电动机主要产生转动的能量，这种能量就是有功的能量，称之为“有用功”。而电动机本身会因为其材料的性质，在其通电的情况下产生不可避免的热量，这部分热量被称为“额外功（无用功）”。电动机因为其工作而消耗的电能，就是“总功”。 图 1 电动机 题目类 如图所示，一个人用滑轮组匀速提升重物A 的过程，其中人的拉力做的功为总功；重物A 在上升过程中，本身重力做的功，为有用功；在该过程中，动滑轮并不是我们想提起的物体，但它在整个过程中，是不得不被提起的，因此动滑轮重力做的功为无用功（额外功）。
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，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15N B．若将B物体的重力增加一倍，则A物体受到的摩擦力为35N C．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=W W 有用 总 = W W W + 有用 有用额 =B G h Gh G h + 动 =B B G G G + 动 = 30N 30N10N + =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=W t = Fs t =F′v=40N?0.1m/s=4W 故D错误。故选C。
2．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 =3×1m=3m [2]有用功 W 有用=Gh =270N×1m=270J [3]总功 W 总=Fs =150N×3m=450J [4]拉力做功的功率 450J 45W 10s W P t = ==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，()212 F G G =+物动 所以 1F F ２＜
第3题图 第5题图 1. 几种常见简单机械效率的计算 课堂练习：1、 竖直上拉问题 1．用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一个重为1000N 的重物匀速提升2m 时，人站在地面上所用向下的拉力为300N ，若不计绳重和 摩擦，求该滑轮组所做的有用功和机械效率。 2．大军用某机械把500N 的重物匀速提高0.5m ，做的额外功是160J ，则他做的有用功、总功、机械效 率各是多少？ 在10s 内把500N 的物体 ， 80％的滑轮组 内绳的自由端移（2）人400N 的物5S 内竖 司机取来一套滑为8×104N ，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽 车时，汽车前进的速度为0.1m/s ，则司机做功的功 第4题图 第1题图 第6题图
第8题图 10．用如图5所示的机械拉着重500N 的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N ，绳子末端的水平拉力为50N ，则滑轮组的机械效率为多少？ 11．如图所示，物体G 在拉力F 的作用下做匀速直 线运动，拉力做的功是600J ，物体向左移动了2m ，滑轮组的机械效率是80%，求： （1）额外功时多少？（2）拉力F 是多少 ？（3）物体所受摩擦力是多大 用斜面提高物体问题 13、在向车上装货物时，常常用木板搭个斜面，把货物推上去，这样可以省很多力。如图20所示，工人师傅用600N 的力沿着长4m 的斜面，将重１２００Ｎ的货物推到高为１.５ｍ的车上。 ①工人师傅做的有用功是多少？②工人师傅做的总功是多少？ ③该斜面的机械效率是多少？④额外功多大？⑤货物收到的摩擦力多大？
1，一名工人用如图11所示的滑轮组提起450N的重物，绳自由端的拉力F为200N，重物在5s内匀速上升了1m．则拉力的功率是______________W，滑轮组的机械效率是______________． 2．用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？此时需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？ 图1 3如图22所示装置，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。 （1）请在图上画出绳子的绕法； （2）求滑轮组的机械效率； （3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。 G 图22 4．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？ 图2 5．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内人用F=40N的力使绳端移动4m．求出绳子的股数n。同时算出有用功的大小和总功功率． 6．用1225牛向下的拉力，通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来．请画出这个滑轮组的装置图． 7．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．图3