1.不计绳重,用桶从井中提水的时候,对
如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶带有一些水,这时对桶做的功是
水
做的功是有用功,对桶
做的功是额外功.如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶带有一些水,这时对桶做的功是
有用
功,对水做的功是额外
功.上述两种情况,总功都是拉
力所做的功.答案
1. 水 桶 有用 额外 拉
解析
【分析】首先明确有用功、额外功、总功的定义:有用功是为达到做功目的必须做的功,额外功是不需要但不得不做的功,总功是动力所做的功。第一种情况目的是提水,第二种情况目的是捞桶,据此区分不同做功对应的功的类型,总功均由拉力提供。
【解析】根据做功目的分析:1. 用桶提水时,目的是获得水,因此对水做的功是有用功;提水时必须带动桶,对桶做的功是额外功。2. 捞桶时,目的是获得桶,因此对桶做的功是有用功;捞桶时桶带水,对水做的功是额外功。3. 两种操作均由拉力完成,总功都是拉力所做的功。
【答案】水 桶 有用 额外 拉
【知识点】有用功与额外功、总功
【点评】本题考查有用功、额外功和总功的基本概念,核心是明确不同场景下的做功目的,属于基础概念应用题型,难度较低。
【难度系数】0.9
【解析】根据做功目的分析:1. 用桶提水时,目的是获得水,因此对水做的功是有用功;提水时必须带动桶,对桶做的功是额外功。2. 捞桶时,目的是获得桶,因此对桶做的功是有用功;捞桶时桶带水,对水做的功是额外功。3. 两种操作均由拉力完成,总功都是拉力所做的功。
【答案】水 桶 有用 额外 拉
【知识点】有用功与额外功、总功
【点评】本题考查有用功、额外功和总功的基本概念,核心是明确不同场景下的做功目的,属于基础概念应用题型,难度较低。
【难度系数】0.9
2.某滑轮组的机械效率为80%表示的含义是
用该滑轮组做功时有用功占总功的80%
,当它完成1000J的总功时,所做的有用功为800
J,若克服动滑轮的重力所做的功是150J,则克服摩擦和绳重所做的功是50
J.答案
2. 用该滑轮组做功时有用功占总功的80% 800 50
解析
【分析】首先明确机械效率的定义:机械效率是有用功与总功的比值,据此解释80%的含义;再利用机械效率公式变形计算有用功;最后根据总功、有用功、额外功的关系,结合额外功的组成(克服动滑轮重力的功、克服摩擦和绳重的功)计算对应数值。
【解析】1. 机械效率η=W有用/W总,所以80%表示该滑轮组做功时有用功占总功的80%;2. 已知总功W总=1000J,η=80%,由η=W有用/W总得,W有用=η×W总=80%×1000J=800J;3. 总功W总=W有用+W额,总额外功W额=W总-W有用=1000J-800J=200J;额外功包含克服动滑轮重力的功和克服摩擦、绳重的功,已知克服动滑轮重力的功为150J,故克服摩擦和绳重的功=200J-150J=50J。
【答案】用该滑轮组做功时有用功占总功的80% 800 50
【知识点】机械效率、有用功与额外功
【点评】本题考查机械效率的基本概念及相关计算,属于基础题型,需牢记机械效率定义和总功、有用功、额外功的关系即可解答。
【难度系数】0.7
【解析】1. 机械效率η=W有用/W总,所以80%表示该滑轮组做功时有用功占总功的80%;2. 已知总功W总=1000J,η=80%,由η=W有用/W总得,W有用=η×W总=80%×1000J=800J;3. 总功W总=W有用+W额,总额外功W额=W总-W有用=1000J-800J=200J;额外功包含克服动滑轮重力的功和克服摩擦、绳重的功,已知克服动滑轮重力的功为150J,故克服摩擦和绳重的功=200J-150J=50J。
【答案】用该滑轮组做功时有用功占总功的80% 800 50
【知识点】机械效率、有用功与额外功
【点评】本题考查机械效率的基本概念及相关计算,属于基础题型,需牢记机械效率定义和总功、有用功、额外功的关系即可解答。
【难度系数】0.7
3. 如图甲所示,A、B是两个完全相同的物体,琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端,对物体做功情况如图乙所示,则对物体A做的有用功是

2
J,对物体B做的额外功是0.5
J.答案
3. 2 0.5
解析
【分析】首先明确总功、有用功、额外功的关系:总功等于有用功与额外功之和($ W_{总}=W_{有用}+W_{额} $)。由于A、B是完全相同的物体,被拉到同一斜面顶端,因此它们的有用功相等。先从图中读出A的总功和额外功,算出A的有用功,再利用A、B有用功相等,结合B的总功,计算出B的额外功。
【解析】
1. 计算对物体A的有用功:由图乙可知,对A做的总功$ W_{总A}=3J $,额外功$ W_{额A}=1J $,根据公式$ W_{总}=W_{有用}+W_{额} $,可得对A的有用功:$ W_{有用A}=W_{总A}-W_{额A}=3J - 1J=2J $。
2. 计算对物体B的额外功:因为A、B是完全相同的物体,拉到同一斜面顶端,所以它们的有用功相等,即$ W_{有用B}=W_{有用A}=2J $;由图乙可知,对B做的总功$ W_{总B}=2.5J $,则对B的额外功:$ W_{额B}=W_{总B}-W_{有用B}=2.5J - 2J=0.5J $。
【答案】2;0.5
【知识点】功的计算、有用功与额外功
【点评】本题考查总功、有用功、额外功的关系,核心是利用“相同物体拉到同一斜面顶端时有用功相等”这一隐含条件,结合功的关系即可求解,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 计算对物体A的有用功:由图乙可知,对A做的总功$ W_{总A}=3J $,额外功$ W_{额A}=1J $,根据公式$ W_{总}=W_{有用}+W_{额} $,可得对A的有用功:$ W_{有用A}=W_{总A}-W_{额A}=3J - 1J=2J $。
2. 计算对物体B的额外功:因为A、B是完全相同的物体,拉到同一斜面顶端,所以它们的有用功相等,即$ W_{有用B}=W_{有用A}=2J $;由图乙可知,对B做的总功$ W_{总B}=2.5J $,则对B的额外功:$ W_{额B}=W_{总B}-W_{有用B}=2.5J - 2J=0.5J $。
【答案】2;0.5
【知识点】功的计算、有用功与额外功
【点评】本题考查总功、有用功、额外功的关系,核心是利用“相同物体拉到同一斜面顶端时有用功相等”这一隐含条件,结合功的关系即可求解,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
4.分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体提升到相同高度,对物体所做的有用功 (
A.杠杆最多
B.斜面最多
C.滑轮组最多
D.一样多
D
)A.杠杆最多
B.斜面最多
C.滑轮组最多
D.一样多
答案
4. D
解析
【分析】首先明确有用功的定义:在提升物体的过程中,有用功是指克服物体重力所做的功,目的是将物体提升一定高度,其计算公式为$ W_{有}=Gh $。题目中是同一物体,因此重力$ G $相同;要提升到相同高度,即$ h $相同,有用功的大小仅与物重和提升高度有关,与使用的机械类型无关,据此可判断三种机械的有用功情况。
【解析】提升物体时,有用功是对物体做的功,公式为$ W_{有}=Gh $。已知是同一物体,故物重$ G $相等;提升到相同高度,即$ h $相等。将$ G $和$ h $代入公式,可得杠杆、斜面、滑轮组做的有用功均为$ Gh $,因此三者的有用功一样多。
【答案】D
【知识点】有用功的计算,功的概念
【点评】本题考查有用功的基本概念,核心是掌握有用功的决定因素(物重和提升高度),与使用的机械种类无关,属于基础概念题,需注意区分有用功和总功的差异。
【难度系数】0.6
【解析】提升物体时,有用功是对物体做的功,公式为$ W_{有}=Gh $。已知是同一物体,故物重$ G $相等;提升到相同高度,即$ h $相等。将$ G $和$ h $代入公式,可得杠杆、斜面、滑轮组做的有用功均为$ Gh $,因此三者的有用功一样多。
【答案】D
【知识点】有用功的计算,功的概念
【点评】本题考查有用功的基本概念,核心是掌握有用功的决定因素(物重和提升高度),与使用的机械种类无关,属于基础概念题,需注意区分有用功和总功的差异。
【难度系数】0.6
5.两台机械所做的总功之比为$2:1$,它们的机械效率之比为$3:4$,则它们所做的有用功之比为
(
A.$2:1$
B.$3:4$
C.$8:3$
D.$3:2$
(
D
)A.$2:1$
B.$3:4$
C.$8:3$
D.$3:2$
答案
5. D
解析
【分析】首先回忆机械效率的计算公式:机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}}$,由此可变形得到有用功的表达式$W_{有用} = \eta · W_{总}$。题目给出了两台机械的总功之比和机械效率之比,只需将对应比例代入有用功的表达式,即可计算出有用功之比。
【解析】根据机械效率公式变形得:$W_{有用} = \eta · W_{总}$。设两台机械的总功为$W_{总1}$、$W_{总2}$,机械效率为$\eta_1$、$\eta_2$,则有用功之比为:
$\frac{W_{有用1}}{W_{有用2}} = \frac{\eta_1 · W_{总1}}{\eta_2 · W_{总2}}$
代入已知条件$W_{总1}:W_{总2}=2:1$,$\eta_1:\eta_2=3:4$,得:
$\frac{W_{有用1}}{W_{有用2}} = \frac{3 × 2}{4 × 1} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2}$,即有用功之比为$3:2$,对应选项D。
【答案】D
【知识点】机械效率、功的计算
【点评】本题考查机械效率公式的基础应用,属于常规基础题,核心是掌握机械效率与有用功、总功的关系,代入比例计算即可快速得出结果。
【难度系数】0.7
【解析】根据机械效率公式变形得:$W_{有用} = \eta · W_{总}$。设两台机械的总功为$W_{总1}$、$W_{总2}$,机械效率为$\eta_1$、$\eta_2$,则有用功之比为:
$\frac{W_{有用1}}{W_{有用2}} = \frac{\eta_1 · W_{总1}}{\eta_2 · W_{总2}}$
代入已知条件$W_{总1}:W_{总2}=2:1$,$\eta_1:\eta_2=3:4$,得:
$\frac{W_{有用1}}{W_{有用2}} = \frac{3 × 2}{4 × 1} = \frac{6}{4} = \frac{3}{2}$,即有用功之比为$3:2$,对应选项D。
【答案】D
【知识点】机械效率、功的计算
【点评】本题考查机械效率公式的基础应用,属于常规基础题,核心是掌握机械效率与有用功、总功的关系,代入比例计算即可快速得出结果。
【难度系数】0.7
6.(2024·扬州)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250N,窗玻璃上升的高度为10m,用时50s.求:
(1)所做的有用功$W_{有用}$.
(2)工人所用拉力的功率$P$.
(3)动滑轮的机械效率$\eta$.

(1)所做的有用功$W_{有用}$.
(2)工人所用拉力的功率$P$.
(3)动滑轮的机械效率$\eta$.
答案
6.解:(1)所做的有用功$W_{有用}=G_{物}h=400N×10m=4000J.$
(2)绳端移动的距离$s=nh=2×10m=20m,$
则拉力做的总功$W_{总}=Fs=250N×20m=5000J,$
工人所用拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000J}{50s}=100W.$
(3)动滑轮的机械效率
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000J}{5000J}×100\%=80\%.$
(2)绳端移动的距离$s=nh=2×10m=20m,$
则拉力做的总功$W_{总}=Fs=250N×20m=5000J,$
工人所用拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000J}{50s}=100W.$
(3)动滑轮的机械效率
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000J}{5000J}×100\%=80\%.$
解析
【分析】
本题考查动滑轮相关的功、功率、机械效率的计算,解题思路如下:
1. 求有用功:有用功是对提升物体做的功,利用公式$W_{有用}=G_{物}h$,代入物体重力和上升高度即可计算;
2. 求拉力的功率:动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$,先算出绳端移动的距离$s=nh$,再根据总功公式$W_{总}=Fs$算出总功,最后利用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算拉力的功率;
3. 求机械效率:机械效率是有用功与总功的比值,公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,代入前两问的结果即可求出。
【解析】
解:(1) 所做的有用功:
$W_{有用}=G_{物}h=400N×10m=4000J$;
(2) 动滑轮上绳子段数$n=2$,则绳端移动的距离:
$s=nh=2×10m=20m$,
拉力做的总功:
$W_{总}=Fs=250N×20m=5000J$,
工人所用拉力的功率:
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000J}{50s}=100W$;
(3) 动滑轮的机械效率:
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000J}{5000J}×100\%=80\%$。
【答案】
(1) 4000J;(2) 100W;(3) 80%
【知识点】
有用功计算、功率计算、机械效率计算
【点评】
本题是动滑轮相关的基础计算题,考查了有用功、总功、功率、机械效率的基本公式应用,解题关键是确定动滑轮的绳子段数,属于学生应掌握的基础题型。
【难度系数】
0.7
本题考查动滑轮相关的功、功率、机械效率的计算,解题思路如下:
1. 求有用功:有用功是对提升物体做的功,利用公式$W_{有用}=G_{物}h$,代入物体重力和上升高度即可计算;
2. 求拉力的功率:动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$,先算出绳端移动的距离$s=nh$,再根据总功公式$W_{总}=Fs$算出总功,最后利用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算拉力的功率;
3. 求机械效率:机械效率是有用功与总功的比值,公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,代入前两问的结果即可求出。
【解析】
解:(1) 所做的有用功:
$W_{有用}=G_{物}h=400N×10m=4000J$;
(2) 动滑轮上绳子段数$n=2$,则绳端移动的距离:
$s=nh=2×10m=20m$,
拉力做的总功:
$W_{总}=Fs=250N×20m=5000J$,
工人所用拉力的功率:
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{5000J}{50s}=100W$;
(3) 动滑轮的机械效率:
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{4000J}{5000J}×100\%=80\%$。
【答案】
(1) 4000J;(2) 100W;(3) 80%
【知识点】
有用功计算、功率计算、机械效率计算
【点评】
本题是动滑轮相关的基础计算题,考查了有用功、总功、功率、机械效率的基本公式应用,解题关键是确定动滑轮的绳子段数,属于学生应掌握的基础题型。
【难度系数】
0.7
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