1、1有用功和额外功一、单选题1.图 1 中力 水平拉动重为 G 的物体 A 在水平路面匀速移动了 s。改用滑轮组拉动 A 在同一路面匀速移动了 s，拉力为 （如图 2）。此过程滑轮组（ ） A.总功为 B.额外功为 C.机械效率为 D.额外功为 2.小明同学的体重为 500 N ， 用重 10 N 的水桶提着重 100 N 的水登上 5 m 高的教室，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是（ ） A.500 J，50 JB.500 J，2550 JC.550 J，2500 JD.3000 J，50 J3.如图所示小明分别用甲乙两个滑轮把同一袋沙子从地面匀速提到二楼，用甲滑轮所做的总功为 W1
2、， 机械效率为 1；用乙滑轮所做的总功为 W2 ， 机械效率为 2 ， 若不计绳重及摩擦，则（ ） A.W1=W2 1 2B.W1=W2 1 2D.W1W2 1【解析】【解答】甲滑轮为定滑轮、乙滑轮为动滑轮，甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；甲滑轮不需要克服滑轮重做功，做的额外功少，则总功少，机械效率高；而乙滑轮需要克服动滑轮做功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功多，机械效率低。即 W1W 2 ， 1 2。故答案为：；。【分析】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，由于使用动滑轮需要克服滑轮重做功，利用乙滑轮做的额外功多，使用两装置所做的有用功相同，W 总 =W
3、有 +W 额 ， 据此比较总功的关系。然后利用机械效率公式可比较出二者机械效率的大小。21.【答案】200；64 【解析】【解答】使用组合机械的目的是将物体提高 2m， W 有 =Gh=100N2m=200J；物体在斜面上移动的距离为 4m，所以绳子自由端移动的距离 s=24m=8m，拉力做的总功 W 总 =“Fs=“ 40N8m=“320“ J，拉力做的总功的功率 。故答案为：200；64.【分析】利用 W=Gh 求将物体从底部拉到顶部所做的有用功；图中使用的是动滑轮，拉力端移动的距离等于斜面长的二倍，利用 W=Fs 求总功，利用 P= 求功率.22.【答案】1000；9：4 【解析】【解答
4、】（1）用 F1的力直接将物体 B 匀速提升 h，F 1做功为 750J，即有用功 W 有用 =750J；借助滑轮组把 B 匀速提升相同高度，F 2做的功是总功，由 得 F2做的功： ；（2）手用 F1的力直接将物体 B 匀速提升时，则拉力 F1=G，所以 W 有 =Gh=F1h=750J利用滑轮组提升物体时，n=3，则 W 总 =F2s=F23h=1000J解得： 。【分析】用 F1的力直接将物体 B 匀速提升 h，W 有 =Gh，借助滑轮组把 B 匀速提升相同高度，F 2做的功是总功，利用滑轮组提升物体时，n=3，则 W 总 =F2s=F23h.23.【答案】50；80%；10 【解析】【
5、解答】拉力所做总功：W=Fs=50N1m=50J；有用功：W 1=Gh=100N0.4m=40J；斜面的机械效率：.摩擦力所做的功为额外功：W 2=fs=W-W1=50J40J=10J，木板对小铁块的摩擦力为： .故答案为：50；80%；10.【分析】已知拉力 5N 和斜面长 1m，根据公式 W=Fs 可计算出总功；克服物体重力所做的功为有用功，根据公式 W=Gh 可计算有用功；根据机械效率公式计算斜面的机械效率；克服摩擦力所做的功为额外功，根据 W 额 =fs 和 W 额 =W 总 -W 有 可计算出摩擦力.24.【答案】1500；100 【解析】【解答】解：此过程中，所做有用功：W 有 =
6、Gh=500N3m=1500J； 由图可知，有 2 段绳子承担物体和动滑轮的总重，即 n=2，15不计绳重和摩擦，已知 F=300N，则 F= G 总 = （G+G 动 ），即 300N= （500N+G 动 ），解得 G 动 =100N故答案为：1500；100【分析】根据 W=Gh 求出有用功；利用 F= G 总 可求得动滑轮重25.【答案】30；80%；省力 【解析】【解答】解：（1）克服物体重力所做的功为有用功，则有用功： W 有=Gh=10N3m=30J；（2）拉力做的总功：W 总 =Fs=7.5N5m=37.5J；斜面的机械效率：= 100%= 100%=80%（3）由功的原理可知
7、，在高度相同时，斜面越长越省力故答案为：30；80%；省力【分析】（1）克服物体重力所做的功是有用功，利用 W=Gh 计算拉力所做的有用功；（2）拉力所做的功是总功，利用 W=Fs 计算拉力所做的功；机械效率等于有用功与总功的比值；（3）由功的原理知，斜面越长越省力26.【答案】4800；40% 【解析】【解答】根据有用功的定义可知，将王师傅提升 8m 做的功是有用功即 W1=G 人h=600N8m=4800J；伸缩杆和所携带的工具质量不计，对升降机的箱做的功是额外功即 W2=G 箱h=900N8m=7200J，总功为 W=W1+W2=4800J+7200J=12000J，升降机的机械效率：
8、故答案为：4800；40%.【分析】根据做功的目的可知，本题中将王师傅提升 8m 做的功是有用功，利用 W有 =G 人 h 计算有用功；本题中对升降机的箱做的功是额外功，利用 W 额 =G 箱 h 计算额外功，有用功与额外功的和叫总功由此算出总功，根据机械效率的公式计算机械效率.三、综合题27.【答案】（1）解：汽油的热值为 4.6107J/kg，完全燃烧 0.2kg 的汽油产生的热量：Q 放mq0.2kg4.610 7J/kg9.210 6J，由图可知，有用功的能量：100%30% 33%7%30%，因为30%；因此产生的有用功：WQ 放 30%9.210 6J30%2.7610 6J（2）
9、解：由题意知：汽车行驶时发动机产生的牵引力是 F，燃烧汽油的质量为 m，汽油的热值是 q，汽油机的效率为 ，汽车通过的距离设为 S.由此可以得到完全燃烧质量为 m 的汽油产生的总能量：Qmq，有效利用的能量：Q 有 Qmq ，有效利用的能量对汽车做功 ,即 WQ 有 ，牵引力对汽车做的功 WFS，联立 式解得：S （3）解：通过对 1、2、3、4 的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系。故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：则由 得：120km/h 的制动距离为 72m. 【解析】【分析】（1）用公式 Q=qm 求出
10、汽油燃烧放出的热量；由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的效率；再根据 W=Q 放 30%求出有用功；（2）汽车行驶时做的有用功用 W=FS 来表示，汽车消耗的总能量 Q 用：Q=mq 表示，利用内燃机的效率将两者联系起来，从而可以表示出汽车前进的距离；（3）对表格中速度和制动距离的关系的进行分析，得出规律.28.【答案】（1）解:W 有用 =Gh=1.2104N6m=7.2104JW 总 =Fs=6103N36m=1.08105J答：滑轮组提升重物所做有用功是 7.2104J（2）解: =1.08104W答：总功是 1.08105J（3）解:不计绳重和摩擦16G 动 =3
11、F-G 物 =36103N-1.2104N=6103N=75%答：滑轮组拉力 F 的功率是 1.08104W，若用该滑轮组匀速提升 1.8104N 的重物，则其机械效率是 75% 【解析】【分析】（1）由图知，通过动滑轮绳子段数 n，根据 W 有 =Gh 计算有用功，根据 W 总 =Fs=3Fh 计算总功；（2）由 P= 计算拉力的功率；（3）不计绳重和摩擦，由 F= （G+G 动 ）先计算动滑轮重，再根据 = 计算机械效率29.【答案】（1）解:根据 W 有 =Gh 可知，物体 A 的重力为：G A= = =1080N（2）解:根据 = 可知，总功为：W 总 = = =2400J；因为重物由
12、 3 段绳子承担，根据 W 总 =Fs 可知，小雨对绳子的拉力为：F= = = =400N；因为 G 人 =640N，所以小雨的地面的压力为：F 压 =640N400N=240N；小雨对地面的压强 P 地 = = =6000Pa（3）解:根据 p=gh 可知，物体 B 浸入液体中的深度 h= = =0.2m，物体排开水的体积 V 排 =Sh=（0.3m） 20.2m=0.018m3 ， 物体受到的浮力 F 浮 =gV 排 =1103kg/m310N/kg0.018m3=180N，小雨对绳子的拉力 F 拉 =GF=640N120N=520N，根据 F= （G+G 动 ）可知，动滑轮重 G 动 =
13、3F 拉 G A=3400N1080N=120N，根据 F= （GF 浮 +G 动 ）可知，物体 B 的重力 GB=3F 拉 G 动 +F 浮 =3520N120N+180N=1620N，根据 G=mg=Vg 可知，物体 B 的密度 B= = =6103kg/m3【解析】【分析】此题主要考查的是学生对压强、机械效率、液体压强、浮力、滑轮组的省力特点、质量、密度计算公式的理解和掌握.（1）已知提升物体 A 做的有用功和提高，根据 W 有 =Gh 求出物体 A 的重力；（2）先根据滑轮组的机械效率为 60%，求出 W 总 =Fs，然后可求出拉力的大小；已知小雨的体重可求出他对地面的压力，再利用 p
14、= 即可求出他对地面的压强；（3）根据 p=gh 求出物体下表面到液面的深度，求出物体排开液体的体积，根据 F 浮 =gV 排 求出物体受的浮力，根据小雨此时对地面的压力，从而求出小雨的拉力，在第一问中，根据 F= （G+G 动 ）求出动滑轮重，根据 F= （G-F 浮 +G 动 ）求出物体重力，根据 G=mg=Vg 求出物体密度30.【答案】（1）解：由图可知，n=3； 当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为 F1=1.8N；则有：F 1= （G+G 动 ），故 G 动 =3F1G=31.8N4.8N=0.6N；（2）解：动滑轮恰好转过 1 圈，则绳子自由端通过的距离为： 17s=C=0
15、.3m；则物体上升的高度为：h= s= 0.3m=0.1m；重物上升过程中的有用功：W 有 =Gh=4.8N0.1m=0.48J；所做的总功为：W 总 =F2s=2N0.3m=0.6J；机械效率为：= = 100%=80%；【解析】【分析】（1）明确承担动滑轮的绳子段数，根据拉力与重力间关系，变形后可求动滑轮重力；（2）根据功的计算公式 W=Fs 可求出拉力做的功，即总功；再根据 W=Gh 求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出滑轮组的效率31.【答案】（1）解：物体重力： G=mg=0.4kg10N/kg=4N；（2）解：使用斜面做的有用功： W 有用 =Gh=4N0.2m=0.8J；
16、（3）解：由 = =80%得拉力做的总功： W 总 = = =1J，拉力做功功率：P= = =0.25W；（4）解：因为 W 总 =W 有用 +W 额外所以额外功 W 额 =W 总 W 有用 =1J0.8J=0.2J，由 W 额 =fs 得摩擦力：f= = =0.2N【解析】【分析】（1）知道物体质量，利用 G=mg 求其重力；（2）知道斜面高，利用 W=Gh 求使用斜面做的有用功；（3）知道斜面效率，利用 = 求拉力做的总功，再利用 P= 求总功率；（4）克服摩擦力做的功是额外功，根据 W 总 =W 有用 +W 额外 计算出额外功 W 额 ， 再根据 W 额外 =fS 计算出摩擦力32.【答
17、案】（1）解：货物的重力：G=mg=45kg10N/kg=450N； 有用功：W 有用 =Gh=450N2m=900J；答：有用功为 900J；（2）解：拉力做的总功：W 总 =Pt=120W10s=1200J； 滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=75%；答：滑轮组的机械效率为 75%；（3）解：由图可知 n=3， 已知额外功占总功的 20%，则此时的机械效率 =120%=80%；此时的机械效率：= = = = ，18所以提升物体的重力：G=nF=80%3300N=720N答：工人提升货物的重为 720N 【解析】【分析】（1）知道物体的质量，根据 G=mg 计算出重力，再根据 W
18、有用 =Gh 计算出有用功；（2）利用 W 总 =Pt 求出总功，根据 = 计算机械效率；（3）根据机械效率（80%），拉力 F 和 = = = = ，解得工人提升货物的重33.【答案】（1）解：小张推木箱做的功是总功 W=FS=600nx3m=1800J（2）解： =Gh=1000Nx1.5m=1500J斜面的机械效率: =1500100%=83.3% 【解析】【分析】（1）已知推力 F=600N，斜面长 s=3m，利用公式 W=Fs 计算出小明推木箱做的功；（2）利用公式 W 有 =Gh 求出有用功，最后利用公式 = 100%求斜面的机械效率34.【答案】（1）解：重物的重力：G=mg=4
19、0kg10N/kg=400N，工人做的有用功：W 有用 =Gh=400N4m=1600J.答：这个工人做的有用功是 1600J（2）解：由图知，n=3，拉力端移动距离 s=3h=34m=12m，拉力做的总功：W 总 =Fs=150N12m=1800J，拉力做功功率：P= = =180W.答：这个工人做功的功率是 180W.（3）解：不计摩擦和绳重，拉力 F= （G+G 轮 ），则动滑轮重力 G 动 =3F-G=3150N-400N=50N，提升 800N 重物时，拉力 F= （G 动 +G）= （50N+800N）= ， 此时滑轮组的机械效率：= = 94.1%答：若用该滑轮组将 800N 的
20、重物拉起同样高度，此时滑轮组的机械效率是 94.1%【解析】【分析】（1）根据 G=mg 求重力，再利用 W=Gh 求有用功；（2）由图知，拉力端移动距离 s=3h，利用 W=Fs 求总功，利用功率公式求拉力做功功率；（3）不计摩擦和绳重，拉力 F= （G+G 轮 ），即可求动滑轮重力；提升 800N 重物时，利用拉力 F= （G动 +G）求拉力，再根据机械效率公式求此时滑轮组的机械效率35.【答案】（1）解：由图知，拉力做功： 答: 拉力 F 所做的功为 （2）解：拉力做功时间： 拉力的功率：答: 拉力 F 做功的功率是 （3）解：绳子匀速提升了 3m，物体上升的 1m19答: 滑轮组的机械
21、效率是 【解析】【分析】（1）由 W=Fs 计算拉力 F 做的功，即总功；（2）由 P= 计算拉力 F 做功功率；（3）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数 n=3，由 s=3h 计算物体升高的高度，由 W=Gh 求拉力做的有用功，由 计算滑轮组的机械效率36.【答案】（1）解：滑轮组所做的有用功： 答：滑轮组所做的有用功是 450J.（2）解：由图可知 n=3，则绳子的自由端通过的距离：；拉力做功： .答：拉力做功为 600J.（3）解：该滑轮组的机械效率：.答：该滑轮组的机械效率为 75%【解析】【分析】（1）知道物体重和上升的高度，由 W=Gh 计算有用功；（2）由图知 n=3，根据 s=3h 求出拉力移动距离，根据 W=Fs 求出拉力做的功，即总功；（3）由 计算该滑轮组的机械效率
