中考物理必考计算精解精练专题06机械效率专题计算含解析

专题06机械效率

考点解读

一、有用功、额外功、总功的求解：

1、有用功：对机械、活动有用的功。

公式：W 有用＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总；斜面：W 有用= Gh 。 2、额外功：并非需要但又不得不做的功。

公式：W 额= W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W 额=fL 。 3、总功：有用功加额外功或动力所做的功。

公式： W 总=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η；斜面：W 总= fL+Gh=FL 。 二、机械效率的求解：

机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：%100⨯=总

有用W W η

常考机械的有用功、总功、机械效率计算

重点考向

考点一：滑轮的机械效率（竖直提升物体）

1．（2019•雅安）如图是用动滑轮提升货物A的示意图。用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。求：

（1）提升货物所做的有用功W有；

（2）拉力通过的距离及拉力的功率P；

（3）动滑轮的机械效率η。

【解析】解：

（1）提升货物所做的有用功：

W有用＝Gh＝500N×2m＝1000J；

（2）使用动滑轮时，n＝2，拉力端通过的距离：

s＝2h＝2×2m＝4m，

拉力F做的总功：

W总＝Fs＝300N×4m＝1200J；

拉力做功的功率：

P＝＝＝120W；

（3）动滑轮的机械效率：

η＝＝×100%≈83.3%。

答：（1）提升货物所做的有用功为1000J；

（2）拉力通过的距离、拉力的功率分别为4m、120W；

（3）动滑轮的机械效率为83.3%。

2．（2019•镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。

桶的质量忽略不计，g取10N/kg。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。

【解析】解：

（1）水的体积V＝0.01m3，

由ρ＝可得水的质量：

m＝ρV＝1×103kg/m3×0.01m3＝10kg；

（2）这桶水所受的重力：

G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，

桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：

F＝G＝100N，

这桶水对地面的压强：

p＝＝＝500Pa；

（3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率：

η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。

答：（1）这桶水的质量为10kg。

（2）桶对地面的压强为500Pa。

（3）滑轮组的机械效率为83.3%。

3．（2019•襄阳）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m，做了1500J的功。

求：

（1）滑轮组的机械效率；

（2）当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，求提升货物的重。

【解析】解：

（1）所做的有用功：

W有用＝Gh＝600N×2m＝1200J，

由题知，工人做了1500J的功，即W总＝1500J，

滑轮组的机械效率：

η＝＝×100%＝80%；

（2）当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，则有用功占总功的为85%，即η′＝85%，

由图知，n＝3，滑轮组的机械效率η′＝＝＝＝，

所以，此时提升的物重：

G′＝3η′F′＝3×85%×400N＝1020N。

答：（1）滑轮组的机械效率为80%；

（2）当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，提升货物的重为1020N。4．（2019•天津）用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N．求：

（1）滑轮组的机械效率；

（2）拉力F的功率。

【解析】解：

（1）工人做的有用功：

W有用＝Gh＝450N×2m＝900J，

由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×2m＝6m，

拉力做的总功：

W总＝Fs＝200N×6m＝1200J，

滑轮组的机械效率：

η＝×100%＝×100%＝75%；

（2）由v＝得做功时间：

t＝＝＝20s，

拉力做功的功率：

P＝＝＝60W；

考点二：滑轮的机械效率（水平拉动物体）

5．（2019•潍坊）一辆质量为1.5×103kg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/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。

【解析】解：

（1）汽车在泥泞路段受到的阻力：f＝0.1mg＝0.1×1.5×103kg×10N/kg＝1.5×103N；

将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉＝f＝1.5×103N；

所做有用功：W有＝F拉s车＝1.5×103N×8m＝1.2×104J，

（2）由图可知n＝3，则绳子移动的距离：s绳＝3s车＝3×8m＝24m，

由η＝可得总功：W总＝＝＝1.5×104J；

由W总＝Fs绳可得，作用在绳子自由端的拉力：F＝＝＝625N。

答：（1）做的有用功为1.2×104J；

（2）作用在绳子自由端的拉力为625N。

6．（2020•哈尔滨模拟）一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%．求：

（1）拉力F做的总功和有用功为多大？

（2）汽车沿水平匀速移动时，受到的阻力大小？

（3）利用学过的知识，你还有什么办法可以使汽车从泥泞中开出来？（要求体现出所用方法和涉及的物理知识）

【解析】解：

（1）由图可知n＝3，则绳端移动的距离：s绳＝3s车＝3×2m＝6m，

拉力F做的总功：W总＝Fs绳＝1×103N×6m＝6000J，

因为机械效率η＝，

所以有用功：W有＝W总η＝6000J×90%＝5400J；