初中物理有关“效率”计算题的解析.doc

考考 点点 举举 要要 初中物理有关初中物理有关““效率效率””计算题的解析计算题的解析内蒙古奈曼旗苇莲苏乡中学（内蒙古奈曼旗苇莲苏乡中学（028325028325）） 赵洪伟赵洪伟现代社会时时、处处讲效率，关于对效率的理解和计算是初中物理的一个比较重要的 内容，也是中考的重要内容之一中考时涉及这部分内容的题型也比较全面，有填空、选 择、实验和计算计算题主要考查应用机械效率的公式解决一些实际问题，并且和简单机 械、功、功率、热量、燃料的热值等知识有机联系在一起，下面结合一些典型计算题对考 查的要点、内容进行分析说明一，一， 考查定滑轮的机械效率考查定滑轮的机械效率例例 1 1 福州市政府投入巨资，对二环路沿街实施景观改造施工中，一工人利用如图 1 所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到 10m 高处，沙重 90N，所用的拉力是 100N 求：（1）有用功是多少？ （2）总功是多少？ （3）定滑轮的机械效率是多大？ 解析：解析：（1）工人的目的是把重 90N 的沙子匀速拉到 10m 高处，故有用功 W有用 =Gh=90N×10m=900J（2）因为定滑轮的实质是等臂杠杆，所以绳自由端移动的距离和桶升高的距离相等，即 s=10m，故总功W总总=Fs=100N××10m=100J （（3））定滑轮的机械效率η===90%总有用 WW JJ 1000900二，考查动滑轮的机械效率二，考查动滑轮的机械效率例例 2 2 如图 2 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. 解析：解析：（1）因为动滑轮能省一半的力，且绳重和摩擦不计，所以拉 力F=F== == =100N2动物GG 220180NN（2）拉力做功的功率P==Fυ=100N×0.1m/s=10WtFs（3）动滑轮的机械效率为图图 2图图 1η===90%总有用 WW NNN GGG hGGhG 20180180  动物物动物物 ）（三，考查滑轮组的机械效率三，考查滑轮组的机械效率＜1＞竖直装置滑轮组 例例 3 3 装卸工人用如图 3 所示的滑轮组匀速提升质量为 100kg，所用的拉力 F 为 550N，绳子自由端在 50s 内被拉下 2m ，在此过程中求： ⑴拉力 F 所做的功和功率； ⑵滑轮组的机械效率； ⑶滑轮组中动滑轮的重力； （g 取 10N/㎏，不计绳重及滑轮摩擦） 解析：解析：（1）拉力 F 所做的功W=Fs=550N×2m=1100J拉力 F 的功率P==220WsJ tW 501100（2）由图可知，此滑轮组有 2 段绳承担物体，因此绳自由端移动的距离是物体移动距离的 2 倍，即s=2h，则 h==×2m=1ms21 21工人做的有用功为W有用=G物h=100kg ×10N/kg×1m1m=1000J1000J上一小题已计算出拉力做的功，这些功就是总功，即W总总=1100J因此滑轮组的机械效率η===90.9%总有用 WW JJ 11001000（3）因为此题不计绳重及滑轮摩擦，所以，动滑轮的重为G动=2F－G物=2×550N－100kg ×10N/kg =100N＜2＞水平装置滑轮组 例例 4 一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用图 4 示的滑轮组将汽车拖出。

已知整个过程 中，水平拉力 F 是 1×104N，汽车沿水平方向匀速移动了 4m，已知车与地面的摩擦力为 2．4×104N求： （1）拉力 F 做的总功 （2）滑轮组的机械效率 解析：解析： （1）由图可知，此滑轮组 有 3 股绳子通过动滑轮，所以绳端移动的距离是车通过距离的 3 倍，即s绳=3s车=3×4m=12m则拉力 F 做的总功为W总=Fs绳=1×104N×12m=1.2×105J图图 3图图 4（2）本题中用滑轮组的目的是把汽车从泥坑里拖出，所以滑轮组对汽车所做的功 是有用功，汽车沿水平方向匀速移动，滑轮组对汽车的拉力和地面对汽车的摩擦力相等， 故W有用=f阻 s车=2.4×104N×4m=9.6×104J滑轮组的机械效率为η===80%总有用 WWJJ 54102 . 1106 . 9 四，考查斜面的机械效率四，考查斜面的机械效率例例 5 5 如图 5 所示斜面长 1m，高 0.2m． ；将 10N 重的物体 A 从斜面底端匀速拉到斜 面顶端，需要用平行于斜面的力 2.5N，那么： (1)斜面的机械效率是多少? (2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?解析：解析：（1）把重 10N 的物体拉到斜面顶端即将它提高 0.2m 是最终的目的，故有用功W有用 =Gh=10N×0.2m=2J总功就是平行于斜面的拉力所做的功，故总功W总总=Fs=2.5N×1m=2.5J所以斜面的机械效率η===80%总有用 WW JJ 5 . 2 2(2) 因为总功是有用功和额外功的和，所以额外功W额=W总－W有用=2.5J－2J=0.5J五，考查热机的效率五，考查热机的效率例例 6 6 一辆轿车在平直的高速公路上以 90km/h 的速度匀速行驶了 1.8km，共消耗汽 油 0.25kg,若此过程中轿车发动机的功率为 40kW，(汽油的热值为 4.6×107J/kg)求： （1）轿车行驶中所受的阻力； （2）轿车发动机的效率。

解析：解析：（1）已知，υ=90km/h=25m/s,P=40kW=40000W，由于轿车做匀速直线运动，图图 5因此，轿车在水平方向上所受的力是平衡力，即发动机的牵引力和所受的阻力相等，所以，f阻=F牵===1600NυP s2540000W m(2)轿车在牵引力的作用下行驶了1.8km，即s=1.8km=1800m,所以有用机械功为W有用=Fs=1600N×1800m=2.88×106J轿车行驶 1.8km 消耗汽油 0.25kg，这些汽油完全燃烧放出的能量是Q总=qm=4.6×107J/kg×0.25 kg=1.15×107J因此，轿车发动机的效率为η===25.04%总有用 QW JJ 761015. 11088. 2 六，考查电动机的效率六，考查电动机的效率例例 7 一台起重机把质量为 0.6t 的重物匀速提升了 3m，如果它的电动机所做的功是3.0×104J，则起重机的电动机的效率是多少?(g＝10N／kg) 解析：解析：起重机匀速提升重物所用的力等于物体所受的重力， 即F=G=mg=0.6×103kg×10N／kg=6×103 N 起重机提升重物所做的功是有用功，则 W有用＝Gh=6×103 N×3m=1.8×104J 起重机的电机所做的功是总功：W总＝3.0×104J 因此，起重机电动机的效率是：η===60%总有 WWJ100 . 3J108 . 144七，考查锅炉的效率七，考查锅炉的效率例例 8 8 爱华中学为学生供应开水，用锅炉将 200kg 的水从 25℃加热到 100℃，燃烧 了 6kg 的无烟煤。

水的比热容是 4.2×103J/（kg.．℃） ，无烟煤的热值是 3.4×107J/kg，求：锅炉的效率是多少？ 解析解析：锅炉内 200kg 的水吸收的热量是有效利用的热量，这些热量为Q有用=c水m水△t=4.2×103J/（kg.．℃）×200kg×(100℃-25℃)=6.3×107J6kg 的无烟煤完全燃烧放出的热量是消耗的总的能量，这些能量为Q总=q无烟煤m无烟煤=3.4×107J/kg×6kg=2.042.04×108J因此，锅炉的效率是η===30.88%总有用 J102.04J103 . 6 87八，综合考查八，综合考查例例 9 9 如图 6 是一组合搬运机械，它由一个电动 机和一个带有定滑轮的斜面组合而成已知斜面长为 6m、高为 3m现用该机械将一质量为 0.6t 的重物，从地 面匀速搬运到 3m 高的平台，电动机消耗的电能为4.5×104J，电动机输出的机械功为 3.6×104J求此过程 中， （1）使用该机械所做的额外功 （2）该组合机械的机械效率（g 取 10N／kg） 解析：解析：(1)使用该装置的目的是是把质量为 0.6t 的重物提高 3m，故有用功W有用=Gh=mgh=0.6×1000kg×10N/kg×3m=1.8×104J电动机消耗的电能即电流所做的功为总功，W总=4.5×104J所以，使用该机械所做的额外功W额= W总－W有用=4.5×104J－1.8×104J=2.7×104J(2)因此， 该组合机械的机械效率η===40%总有用 WWJJ 44105 . 4108 . 1 通过对以上例题的分析可以发现：效率问题涉及的考点多，范围广，综合性和应用性 强。

在解答有关效率的计算题时，要冷静思考，结合具体的问题情境，获得相关的有用信息， 紧紧围绕机械效率的计算公式，得出正确的答案建议同学们在复习过程中，重视基础知 识，一定要掌握、理解必要的物理公式，并会据此解决实际问题只有夯实基础，举一反 三，才能熟练而正确的解决有关效率的计算题图图 6。