中考物理高频重难点考点专题解读与训练专题11机械效率的计算含解析.docx

专题11机械效率的计算机械效率是初中物理力学中重要的知识点,是中考中必考的知识点之一机械效率知识综合性强,学生考试中普遍感觉较难,很多学生往往是机械的模仿,一味的套公式,不理解公式成立的条件,出错率偏高一、机械效率1、三功——有用功、额外功、总功有用功我们需要的、必须要做的功叫做有用功,用W有用表示额外功使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功,用W额表示总功有用功与额外功之和是总共做的功,叫做总功,用W总表示,用公式表达为W总=W有＋W额2、机械效率（1）定义：物理学中,把有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示2）公式：（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等注意：机械效率是一个比值,通常用百分数表示,由于有用功总小于总功,故机械效率总小于1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关二、滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）当滑轮组竖放使用时,克服物体重力做有用功,所以有用功是W有用=Gh,总功W总=Fs,额外功W额=W总－W有=Fs－Gh,机械效率（任何情况下都适用）；如果不计绳重和摩擦,额外功W额=G动h,机械效率（不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。

当滑轮组横放使用时,克服摩擦力做有用功,所以有用功是W有用=fs物,总功W总=Fs绳,额外功W额=W总－W有=Fs绳－fh,机械效率,此时与物体重力无关,绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s绳=ns物注意：（1）当用竖放滑轮组提水中物体时,克服的不再是物体的重力,而是G-F浮,在计算机械效率时,只有将G换成G-F浮即可2）由于物体和绳端同时运动,将s=nh或s绳=ns物两边同时除以时间t,所以得v绳=nv物尤其在计算拉力的功率选用P=Fv计算时,一定要用v绳,不要用v物3）滑轮组机械效率的高低与提升物体的重力、动滑轮的重力有关,与绳子股数、提升高度无关4）同一滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高；不同的滑轮组提升同一个物体,动滑轮个数越少,机械效率越高二、斜面的机械效率的计算：斜面装置有用功不用机械直接将重物提到h时克服重力所做的功W有用=Gh总功拉力所做的功W总=FL或W总=Gh+fL额外功克服摩擦力做的功W额外=W总-W有用或W额外=fL机械效率用用功与总功的比值或斜面效率的高低与,斜面的倾斜程度、面的粗糙程度有关斜面倾斜程度越大,机械效率越高；斜面越粗糙,机械效率越低注意：斜面的长度和斜面高度共同决定了斜面的倾斜程度。

三、杠杆的机械效率的计算：用杠杆提升物体时,由于杠杆存在着重力、支点处有摩擦等因素,因此需要做额外功对提升物体所做的功为有用功,即W有用＝Ｇｈ,拉力所做的功为总功,即W总＝Fｓ,所以杠杆的机械效率ｓ、ｈ的关系可以通过动力臂与阻力臂的关系求得一、中考题型分析在中考试卷中,侧重滑轮组机械效率的计算,有时结合浮力、功率一起考查,综合性强斜面的机械效率则侧重考查有用功、总功、机械效率的计算中考中,主要以填空题、选择题、计算题形式考查,分值在2分—6分左右二、典例精析★考点一：滑轮组机械效率的计算◆典例一：（2020辽阳）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3min,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8640JC．拉力为240N D．拉力的功率为48W【答案】B【解析】由图可知,滑轮组的动滑轮绕4段绳装修材料上升的速,绳子自由端移动的速度为v绳=4v=4×0.05m/s=0.2m/s,A错误；做的有用功为W有=Gh=960N×9m=8640J,B正确；滑轮组的机械效率为,拉力大小,C错误；拉力的功率为D错误。

故选B◆典例二：（2020海南）如图甲所示,用电动机和滑轮组把密度为3×103kg/m3,体积为1m3的矿石,从水底匀速竖直打捞起来,g取10N/kg,水的密度为1×103kg/m3｡求∶（１）矿石的重力；（２）矿石浸没在水中受到的浮力；（３）矿石露出水面前,电动机对绳子拉力的功率为2.5kW,矿石上升过程中的图像如图乙所示,求滑轮组的机械效率；（４）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦,矿石露出水面后与露出水面前相比,滑轮组机械效率会如何改变？为什么？【答案】（1）３×104N　（2）1×104N　　（3）80％（4）增大；矿石露出水面之后和露出水面之前相比,在提升相同高度的情况下,有用功增大,额外功不变,有用功占总功的比例增大,所以滑轮组的机械效率增大【解析】（1）矿石质量,由得m=ρ矿石V=3×103kg/m3×1m3=3×103kg,矿石重力G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N；（2）因为矿石浸没在水中,所以V排＝V＝1ｍ3,由阿基米德原理,可知矿石受到的浮力F浮＝G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N3）由图像可知物体在10秒内运动的距离为1m,则W有=（G-F浮）h石=（3×104N-1×104N）×1m=2×104J,W总=Pt=2.5×103W×10s=2.5×104J,滑轮组的机械效率；（4）增大；矿石露出水面之后和露出水面之前相比,在提升相同高度的情况下,有用功增大,额外功不变,有用功占总功的比例增大,所以滑轮组的机械效率增大｡★考点二：斜面机械效率的计算◆典例一：（2020衡阳）近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。

抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为的重物搬到高的车上为了省力采用的长木板搭了一个斜面（如图所示）用的力用了将重物匀速推到车上关于此简易斜面装置,下列说法中正确的是（　　）A．他对重物做了的功B．他做功的功率为C．此次简易斜面装置的机械效率为D．斜面是一种省力杠杆【答案】A【解析】重物的重力G=mg=240kg×10N/kg=2400N,李军对重物做的有用功W有用=Gh=2400N×2m=4800J,A正确；做的总功W总=Fs=1200N×5m=6000J,做功的功率为,B错误；简易斜面装置的机械效率,C错误；斜面本质上是一种省力机械,省力不省功,D错误◆典例二：（2019攀枝花）如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m．已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；（2）汽车对绳的拉力大小；（3）斜面的机械效率答案】（1）1.2×106J （2）20000N （3）75%【解析】（1）由可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；（2）10s内货物移动的距离s物=vt=2m/s×10s=20m,由图知,n=3,拉力端移动距离s=3s物=3×20m=60m,由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小：；（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦,滑轮组对重物的拉力F拉=3F=3×20000N=60000N,斜面的机械效率。

1、（2020盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆如图所示,这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图路灯杆离地后被匀速提升1m,绳端拉力F=1000N下列说法正确的是（　　）A．路灯杆一端刚被匀速拉起时,相当于费力杠杆B．路灯杆离地后,受到的拉力小于2400NC．路灯杆离地后,绳端拉力F做的功为1000JD．路灯杆离地后,滑轮组的机械效率为80%【答案】D【解析】路灯杆一端刚被匀速拉起时,重力为阻力,动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆,A错误；路灯的重力是2400N,路灯杆离地后,匀速运动,拉力和重力是平衡力,受到的拉力等于重力,拉力大小为2400N,B错误；滑轮组的动滑轮绕3段绳,路灯杆离地后,绳端拉力F做的功W总=Fs=F×3h=1000N×3×1m=3000J,C错误；路灯杆离地后,有用功W有=Gh=2400N×1m=2400J,滑轮组的机械效率,故D正确2、（2019·广东中考真题）如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,过程绳的拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点,在此过程中的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为（ ）A． B． C． D．【答案】A【解析】根据机械效率的计算公式,得用斜面拉物体乙时所做的有用功为W有用=GH,由题意知,WAB＝GH,故得W有用=WAB；用斜面拉物体乙时所做的总功为W总=WCD,斜面的机械效率为,A正确。

故选A3、（2020甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重）,在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是A．力F1和F2做功的功率相同B．力F1和F2做的总功相同C．乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高【答案】D【解析】由图知,甲滑轮组中n＝3,乙滑轮组中n＝4若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为s甲＝3h,s乙＝4h；甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1•3h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2•4h,已知F1＝F2,所以W甲总＜W乙总,B错误；已知时间相同,由公式知,P甲总＜P乙总．故A错误；C、已知F1＝F2,所以省力情况相同,故C错误；D.甲、乙两滑轮组提升的物重G相同,提升高度相同,故有用功相同,甲滑轮组中有1个动滑轮,乙滑轮组中有2个动滑轮,不计绳重及摩擦时,对动滑轮做的功为额外功,所以乙滑轮组做的额外功多,据η＝可知,η甲＞η乙, D正确4、（2020江西）（多选）如图所示,将重6N的物体匀速拉高20cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,以下说法正确的是（　　）A．绳子自由端被拉下1.2m B．绳子对地面的拉力为1NC．对物体所做的功为1.2J D．横梁受到的拉力为9N【答案】CD【解析】滑轮组的动滑轮绕4段绳,绳子自由端移动的距离s=4h=4×0.2m=0.8m,A错误；不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,地面对绳子的拉力,绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力,所以绳子对地面的拉力是1.5N,B错误；对物体所做的功为W=Gh=6N×0.2m=1.2J,C正确；横梁受到6段绳子的拉力,所以F横梁=6F=6×1.5N=9N,D正确。

故选CD5、（2020鄂尔多斯）工人用如图装置搬运石块A已知A重1200N,在20s内沿水平方向匀速移动3m,工人所用拉力F为120N,那么A移动速度为______m/s,此过程拉力F做功为______J；如果此装置机械效率为75%,则石块A受到的摩擦力为______N答案】0.15 1080 270 【解析】A移动的速度,拉力做功W总=Fs=F⋅3h=120N×3×3m=1080J；据得,石块A所受的拉力做的有用功为,而石块匀速移动时,受到的拉力与摩擦力是平衡力,所以6、（2020·四川眉山市·中考真题）如图甲所示,某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m,这个人克服物体A的重力做功______J若将此滑轮组用来提升物体A,如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩。