初中物理有用功和额外功试题

小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。第一次提升的重物 $A$的重力为 $G_A$，加在绳子自由端的拉力为 $F_1$．重物上升的速度为 $v_1$，运动时间为 $t_1$；第二次提升的重物 $B$的重力为 $G_B$，加在绳子自由端的拉力为 $F_2$．重物上升的速度为 $v_2$，运动时间为 $t_2$．已知 $F_1:G_A=5:8$， $G_B:G_A=3:2$， $v_1:v_2=2:1$， $t_1:t_2=2:3$．动滑轮的重力不能忽略。不计绳重与摩擦的影响。下列对两个过程的分析中，正确的是 $($　　 $)$

A．拉力之比为 $F_1:F_2=7:8$

B．拉力的功率之比为 $P_1:P_2=10:7$

C．机械效率之比 ${\eta }_1:{\eta }_2=14:15$

D．额外功之比 $W_1:W_2=2:3$

一辆质量为 $1.5\times {10}^3\mathit{kg}$的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动 $8m$距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为 $80\%$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：

（1）做的有用功；

（2）作用在绳子自由端的拉力。

如图是一款健身拉力器原理图，斜面的倾角为 $30°$，重 $500N$的物块与固定在斜面底端的弹簧相连，小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动 $2m$的过程中（此过程弹簧始终处于被拉伸状态），小明对绳的拉力所做的功为 $1000J$，克服弹簧拉力做功 $300J$，则克服物块重力做的功为　                　 $J$，物块与斜面之间摩擦力的大小为　             　 $N$．（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）

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 $F_1$的大小为 $450N$

B．用图乙绕法匀速提升 $400N$重物时，机械效率为 $80\%$

C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大

D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度， $F_2$做功少

如图所示，把重力为 $600N$的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为 $3m$，高为 $0.9m$，实际推力为 $300N$，那么物体与斜面之间的摩擦力是　　 $N$，斜面的机械效率是　　。

如图所示，工人用滑轮组匀速提升重 $800N$的货物，所用的拉力 $F$为 $500N$，货物匀速上升了 $5m$。在此过程中，所做的有用功是　　 $J$；滑轮组的机械效率是　　。

组合机械的斜面长 $4m$，高 $2m$，将重为 $100N$的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，如图所示，需用的拉力为 $40N$，需要的时间是 $5s$。那么，将物体从底部拉到顶部所做的有用功是　　 $J$，拉力做的总功的功率是　　 $W$。

某建筑工地上，一台起重机 $10s$内将重 $1.5\times {10}^{4}N$的物体匀速提升 $3m$。起重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为 $75\%$．下列分析正确的是 $($　　 $)$

A．拉力 $F$的大小为 $7.5\times {10}^{3}N$B．有用功的大小为 $4.5\times {10}^{4}J$

C．额外功的大小为 $1.5\times {10}^{4}J$D．拉力 $F$的功率为 $6.0\times {10}^{3}W$

工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时 $15s$。已知车厢高 $1.5m$，木板长 $3m$，货物质量为 $60\mathit{kg}$，沿斜面所用的拉力为 $400N$， $g=10N/\mathit{kg}$，则下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．工人做的总功为 $900J$B．工人做的额外功为 $300J$

C．工人做功的功率为 $60W$D．此斜面的机械效率为 $75\%$

如图所示，斜面长为 $s=2m$，高为 $h=1m$。装卸工人用沿斜面向上的拉力 $F$将重 $1000N$的货物从斜面底端匀速拉到顶端，用时 $10s$，不计空气阻力，斜面的机械效率为 $80\%$，则工人拉力 $F$的功率为　　 $W$，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为　　 $N$。

如图所示，小吉用 $200N$的拉力，在 $4s$内将重 $500N$的物体匀速提高 $2m$。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．动滑轮重为 $100N$B．滑轮组的机械效率为 $62.5\%$

C．拉力做功为 $1000J$D．拉力的功率为 $300W$

如图，在斜面上将一个重为 $15N$的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力 $F=6N$，斜面长 $s=1.2m$、斜面高 $h=0.3m$。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．克服物体重力做功 $7.2J$B．额外功为 $1.8J$

C．物体受到的摩擦力为 $2.25N$D．斜面的机械效率为 $37.5\%$

小鹏家购买了一箱重 $960N$的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高 $9m$，用时 $3\mathit{min}$，若滑轮组的机械效率为 $80\%$（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是 $($　　 $)$

A．绳子自由端移动的速度为 $0.05m/s$

B．做的有用功为 $8640J$

C．拉力为 $240N$

D．拉力的功率为 $48W$

质量为 $60\mathit{kg}$的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在 $1\mathit{min}$内将货物匀速提高 $6m$，作用在钢绳的拉力为 $400N$，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．作用在钢绳上的拉力的功率为 $400W$

B．动滑轮的重力为 $200N$

C．人对绳子的最大拉力为 $1000N$

D．该滑轮组的最大机械效率为 $83.3\%$

如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为 $G_1$、 $G_2$的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

B．若 $G_1=G_2$，则甲的机械效率大于乙的机械效率

C．若 $G_1=G_2$，则拉力 $F_1$与 $F_2$所做的总功相等

D．若 $G_1=G_2$，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等