1. 在使用简单机械时,为了达到目的必须要做的功称为
有用
功;并非我们所需要的,但又不得不做的功称为
额外
功;利用机械做的全部的功称为
总
功。
答案:1. 有用 额外 总
解析:
【分析】首先明确简单机械中功的三类核心定义:为达到使用机械的目的必须做的功是有用功;并非我们需要但又不得不做的功是额外功;有用功与额外功的总和是利用机械做的全部功(总功),根据定义对应填空即可。
【解析】根据功的相关定义:使用简单机械时,为达到目的必须做的功称为有用功;并非我们所需要的,但又不得不做的功称为额外功;利用机械做的全部的功称为总功,因此依次填入有用、额外、总。
【答案】有用 额外 总
【知识点】有用功、额外功、总功的概念
【点评】本题考查简单机械中功的分类的基础概念,属于识记类题目,难度较低,只要牢记相关定义即可正确作答。
【难度系数】0.9
2. 如图11-8-1所示,在使用动滑轮提起重物时,若钩码的重力是G,弹簧测力计的拉力是F,重物上升的高度是h,弹簧测力计拉绳子移动的距离是s,则有用功$ W_{有用} = $
$Gh$
,$ W_{总} = $
$Fs$
。若用$ W_{有用} $和$ W_{总} $表示额外功,则$ W_{额外} = $
$W_总-W_有$
。

答案:2. $Gh$;$Fs$;$W_总-W_有$
解析:
【分析】
要解决这道题,需明确有用功、总功、额外功的定义:有用功是对我们需要提升的重物所做的功,总功是拉力做的功,额外功是总功中不需要但不得不做的部分,等于总功减去有用功。结合动滑轮的做功特点,分别对应计算即可。
【解析】
1. 有用功是提升重物时对重物做的功,等于重物重力乘以重物上升的高度,即$W_{有用}=Gh$;
2. 总功是拉力拉动绳子时做的功,等于拉力乘以拉力移动的距离,即$W_{总}=Fs$;
3. 额外功是总功与有用功的差值,即$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}$。
【答案】
$Gh$;$Fs$;$W_{总}-W_{有用}$
【知识点】
功的计算;有用功、总功与额外功
【点评】
本题考查动滑轮做功的基本概念,属于基础题型,需牢记有用功、总功、额外功的定义及计算方法。
【难度系数】
0.8
3. 物理学中,将
有用
功与
总
功的比叫作机械效率,可以用公式表示为$\eta=$
$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$
。
图11-8-1
答案:3. 有用 总 $\dfrac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$
解析:
【分析】
本题考查机械效率的基本概念,解题时需准确回忆机械效率的定义:物理学中机械效率是有用功与总功的比值,同时要牢记机械效率的公式形式,注意机械效率通常以百分数呈现,公式需包含百分比形式。
【解析】
根据机械效率的定义,物理学中将有用功与总功的比叫作机械效率,其公式为$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$,因此依次填入对应内容即可。
【答案】
有用 总 $\dfrac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$
【知识点】
机械效率的定义、机械效率公式
【点评】
本题是基础概念识记题,考查简单机械章节的核心基础知识点,难度较低,主要用于巩固学生对机械效率基本概念的掌握。
【难度系数】
0.9
4. 如图11-8-2所示是测量动滑轮机械效率的部分实验装置。
(1)需要测量的物理量有:①
被提升的钩码重G
、②
钩码被提升的高度h
、③
拉力F
、④
拉力移动的距离s
。
(2)需要的实验器材有:① 铁架台、② 动滑轮和细绳、③ 钩码、④
弹簧测力计
、⑤
刻度尺
。

图11-8-2
答案:4. (1) ①被提升的钩码重G ②钩码被提升的高度h ③拉力F ④拉力移动的距离s (2) ④弹簧测力计 ⑤刻度尺
解析:
【分析】
要测量动滑轮的机械效率,需依据机械效率的计算公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$,其中$W_{有}$是提升钩码做的有用功,$W_{总}$是拉力做的总功。因此需要分别获取计算有用功和总功所需的物理量,同时明确测量这些物理量对应的实验器材,结合题目给出的器材补充缺少的部分。
【解析】
根据机械效率公式$\eta=\frac{Gh}{Fs}$,计算有用功需要测量被提升钩码的重力$G$和钩码被提升的高度$h$;计算总功需要测量绳端的拉力$F$和拉力移动的距离$s$,因此需要测量的物理量为上述四个。实验中,测量力的大小需要弹簧测力计,测量长度需要刻度尺,结合题目给出的铁架台、动滑轮和细绳、钩码,还需要补充弹簧测力计和刻度尺作为器材。
【答案】
(1) ①被提升的钩码重G ②钩码被提升的高度h ③拉力F ④拉力移动的距离s (2) ④弹簧测力计 ⑤刻度尺
【知识点】
机械效率、动滑轮
【点评】
本题考查动滑轮机械效率的测量实验,核心是掌握机械效率的计算公式,明确实验中需测量的物理量及对应器材,属于基础实验类题目,侧重对实验原理的理解与应用。
【难度系数】
0.6
5. 在使用简单机械做功的过程中,因为额外功$W_{额外}$
>
(>/</=,下同)0,所以$W_{总}$
>
$W_{有用}$,故机械效率$\eta$
<
100%。
答案:5. > > <
解析:
【分析】
要解决这道题,需明确使用简单机械时的功与机械效率的核心概念:使用任何简单机械,都不可避免要做额外功(如克服机械自重、摩擦等),由此可判断额外功的范围;总功是有用功与额外功的和,结合额外功的范围能推导总功和有用功的大小关系;机械效率是有用功与总功的比值,再结合总功与有用功的关系,即可判断机械效率与100%的大小关系。
【解析】
1. 额外功:使用简单机械时,必然要克服机械自重、摩擦等做额外功,因此额外功$W_{额外}>0$;
2. 总功与有用功的关系:总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$,由于$W_{额外}>0$,所以$W_{总}>W_{有用}$;
3. 机械效率:机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$,因为$W_{总}>W_{有用}$,所以$\eta<1$,即$\eta<100\%$。
【答案】
> > <
【知识点】
有用功、额外功与总功;机械效率
【点评】
本题考查简单机械做功过程中功的关系及机械效率的基础概念,属于识记类基础题,难度较低,旨在巩固学生对机械效率核心概念的理解。
【难度系数】
0.8
6. 某人使用一个简单机械所做的总功是10 000 J,若其中额外功是2 500 J,则有用功是
7 500
J,机械效率是
75%
。
答案:6. 7 500 75%
解析:
【分析】
要解决本题,需明确总功、有用功、额外功的关系,以及机械效率的计算公式:总功等于有用功与额外功之和($ W_{总}=W_{有用}+W_{额外} $),机械效率是有用功与总功的比值($ η=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\% $)。先利用总功和额外功求出有用功,再代入公式计算机械效率即可。
【解析】
1. 计算有用功:根据总功、有用功、额外功的关系,$ W_{有用}=W_{总}-W_{额外}=10000J -2500J=7500J $。
2. 计算机械效率:根据机械效率公式,$ η=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{7500J}{10000J}×100\%=75\% $。
【答案】
7500;75%
【知识点】
有用功与额外功;机械效率
【点评】
本题考查机械效率的基础计算,属于对基本概念和公式的直接应用,难度较低,只要牢记相关公式即可快速解答。
【难度系数】
0.9
7. 如图11-8-3所示,甲、乙、丙三人用三种方法把沙子运上三楼,根据图中的数据可算出三种方法所做的有用功的大小均为
600
J,所做总功最多的是
甲
(甲/乙/丙),他所做的功为
3 120
J。

答案:7. 600 甲 3 120
解析:
【分析】
要解决此题,需明确有用功和总功的计算逻辑:有用功是对目标物体(沙子)做的功,总功是克服所有额外阻力(如自身重力、动滑轮重、桶/袋重等)做的功。首先确定提升高度:从一楼到三楼,实际上升高度为3m×2=6m。计算有用功时,利用公式W有用=G沙h;计算总功时,需将各方法中需要克服的所有重力相加,再乘以提升高度h,比较三者总功大小即可。
【解析】
1. 计算有用功:
从一楼到三楼,提升高度h=3m×2=6m,
有用功是对沙子做的功,根据公式W有用=G沙h,代入数据得:
W有用=100N×6m=600J,故三种方法的有用功均为600J。
2. 计算三人的总功:
甲:需要克服自身重力、桶和沙子的总重力做功,总重力G甲=G人+G桶+G沙=400N+20N+100N=520N,
总功W甲=G甲h=520N×6m=3120J;
乙:需要克服动滑轮、桶和沙子的总重力做功,总重力G乙=G动+G桶+G沙=10N+20N+100N=130N,
总功W乙=G乙h=130N×6m=780J;
丙:需要克服动滑轮、口袋和沙子的总重力做功,总重力G丙=G动+G袋+G沙=10N+5N+100N=115N,
总功W丙=G丙h=115N×6m=690J;
比较三者总功,可知总功最多的是甲,总功为3120J。
【答案】
600 甲 3120
【知识点】
有用功、总功、功的计算
【点评】
本题考查有用功与总功的区分及计算,核心是明确不同场景下额外功的来源,需准确分析各方法中需要克服的所有重力,避免遗漏额外阻力,是对功的概念的基础应用考查。
【难度系数】
0.4
8. 下列说法中正确的是(
D
)。
A.做的有用功越多,机械效率越高
B.做的额外功越多,机械效率越低
C.做的总功越少,机械效率越高
D.额外功占总功的比例越大,机械效率越低
[图11-8-3]
答案:8. D
解析:
【分析】要解决这道题,需先明确机械效率的定义:机械效率是有用功与总功的比值,公式为η=W有用/W总,机械效率的高低由有用功和总功的比值决定,不能仅看单一的有用功、额外功或总功的大小。接下来逐个分析选项:A选项只强调有用功多,但总功不确定,无法判断机械效率高低;B选项只说额外功多,总功未知,也不能确定机械效率;C选项仅总功少,有用功的情况不明确,同样无法判断;D选项指出额外功占总功的比例大,根据η=1 - W额/W总,可知此时机械效率低,该说法正确。
【解析】机械效率的计算公式为η=W有用/W总×100%,反映的是有用功在总功中所占的比例,与单一功的大小无关。
A选项:机械效率由有用功和总功共同决定,仅有用功多,总功不确定,无法得出机械效率高的结论,错误;
B选项:额外功多,但总功的大小未知,不能确定有用功占总功的比例,因此无法判断机械效率高低,错误;
C选项:总功少,但有用功的大小不确定,无法判断有用功与总功的比值,不能得出机械效率高的结论,错误;
D选项:由η=1 - W额/W总可知,额外功占总功的比例越大,有用功占总功的比例越小,机械效率越低,正确。
【答案】D
【知识点】机械效率的概念
【点评】本题考查机械效率的核心概念,关键在于理解机械效率是有用功与总功的比值,而非单一功的大小,属于基础概念辨析题,需准确掌握概念内涵。
【难度系数】0.6
9. 甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,(
B
)。
A.甲吊车做的有用功较多
B.乙吊车做的额外功较多
C.甲吊车做的总功较多
D.甲、乙两吊车做的总功相同
答案:9. B
解析:
【分析】
要解决这道题,需结合有用功、总功、额外功的关系及机械效率公式分析:首先根据有用功公式判断甲乙的有用功大小;再利用机械效率公式推导总功,结合机械效率高低判断总功;最后根据总功与有用功、额外功的关系判断额外功,进而选出正确选项。
【解析】
已知两吊车提升的物体质量相同,提升高度相同,根据有用功公式$ W_{有用}=Gh=mgh $,可知甲乙吊车做的有用功相等,故选项A错误。
机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} $,变形可得总功$ W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta} $。因为甲的机械效率$ \eta_{甲}>\eta_{乙} $,且有用功$ W_{有用} $相同,所以$ W_{总甲}<W_{总乙} $,故选项C、D错误。
又因为总功等于有用功与额外功之和,即$ W_{总}=W_{有用}+W_{额外} $,所以额外功$ W_{额外}=W_{总}-W_{有用} $。由于$ W_{总甲}<W_{总乙} $,且有用功相同,因此$ W_{额外甲}<W_{额外乙} $,即乙吊车做的额外功较多,选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
机械效率、有用功、额外功
【点评】
本题是对机械效率相关基础概念的考查,核心是掌握有用功、总功、额外功的关系及机械效率公式,通过公式推导即可得出结论,属于基础题型。
【难度系数】
0.7