2014初中效率压轴题探究

2014初中效率压轴题探究
一.简单机械型效率;
(一)滑轮型机械效率：滑轮分定滑轮、动滑轮和滑轮组，这里不一一详述。

1.空中滑轮提升重物型：
例题1.（2013扬州）工人用如图所示的装置将重物提高5m，已知物重为
800N，人对绳的拉力为500N。

求此过程中：
（1）做的总功。

（2）做的有用功。

（3）滑轮组的机械效率
【直击中考】1. （2013年梅州市）小林用如左图所示的滑轮组在20s的时间内
把重为120N的重物
匀速提升了6m，拉力所做的功为960J,求：
（1）小林所做的有用功
（2）有用功的功率？
（3）滑轮组的机械效率
（4）拉力的大小？
2. (2013年潍坊市)（8分）学习了简单机械的有关知识后，小强
同学自制了一种简易升降晾衣架，它由4个定滑轮和2个动滑轮组成，绳
子的一端固定在天花板上，人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速上
升，晾衣架在匀速上升过程中横梁保持水平，如图所示，若将40N的衣
物挂在晾衣架上，衣物静止时，人拉绳子的力为12.5N，忽略绳重及摩擦，
求：
（1）该装置的机械效率；
（2）将60N的衣物挂在晾衣架上，使其匀速升高1m，人所做的总功。

3. (2013年襄阳市)用左图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N
货物重360N,上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W(不计绳重)，求：
（1）拉力F的大小？
（2）滑轮组的机械效率？
（3）如果提升货物上升3m的过程中，做有用功多少？总功多
少？对动滑轮做功多少？
（4）克服摩擦力做功多少
【小结：动滑轮对物体做有用功的力，是多少？为什么？（应用了什么原理）
η空中=_________=_________=________】
2.水平滑轮型：
例题2. （2011年抚顺）（8分）工人用右图示装置将石头拖离公路.
石头在水平路面上被匀速直线拉动，10s内绳子自由端沿水平方向匀
速直线移动了3m，石头受到的摩擦阻力为3.6×10³N，绳子自由端的拉力为1.5×10³N.求：（1）动滑轮匀速拉动石头，所用拉力T多大；
（2）滑轮组的机械效率
【针对练习】1. ：（2013武汉）如图所示，利用轻质滑轮组匀速
拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。

若物体
和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的
机械效率分别为【】
A.45N、50%
B.45N、75%
C.60N、50%
D.60N、75%
【总结：动滑轮对物体做的变了.其它的没变.
η水平= = = 】
3.水中滑轮提升重物型：
例题3. （2012年达州）（6分）人们利用右图示的滑轮组将浸在河底的实心物体A打捞上来，物体A的密度为9×10³kg/ m3，体积为100d m3，在5×10³N的拉力F作用下，物
体A在2S内匀速竖直上升2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/kg.
求：
（1）物体A受到的浮力；
（2）动滑轮拉物体A的拉力T；
（3）拉力F的做功的功率；
（4）滑轮组的机械效率
【针对练习】1. 右图示是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图，当物体
A完全在书面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，物体A的
重力为640N，动滑轮所受重力为120N，不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水
的阻力，求;
（1）动滑轮拉A的力T是多少
（2）小明匀速提升A所用拉力F；
（3）物体A在水中提升2m，滑轮组的机械效率。

【总结：水中提升物体的关键是：动滑轮对物体做的变了.其它的没变.
η水中= = = 】
（二）斜面提升重物型：
例题4. （2012年广东省）（7分）右图示，小王站在高3m、长6m的斜面上，
将重200N的木箱。

沿斜面匀速从低端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花
时间是10s.求：
（1）木箱A沿斜面方向的运动速度.
（2）小王对木箱做功的功率.
（3）斜面的机械效率.
【针对练习】（2013•沈阳）如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小
为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为；若仅使倾角θ逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐（选填“增大”、“不变”
或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐（选填“增大”、“不变”或“减小”）．【总结：η斜面= = =】
（三）斜面、滑轮叠加型
例题5. （孝感市2013年）（8分）用一个动滑轮，将一个重为100N的物体在5s内从斜面的地端匀速拉倒顶端，已知斜面长5m，高3m，绳子端的拉力为50N,在此过程
中：
（1）物体沿斜面向上的运动速度为多少？
（2）绳端移动的距离是多少？
（3）拉力的功和功率各是多少？
（4）拉力的机械效率是多少？
针对练习：（2013年）（5分）右图示装置，在绳端用5N的拉力F将重20N的物体，沿长为5m，高为2m的斜面。

从底端匀速拉到顶端，用时5s.求：
（1）拉力F的移动速度；
（2）拉力的功率；
（3）该装置的机械效率.
【总结：η组合= = = 】
（四）人爬楼梯提升重物型：
例题6. (2013湖北省宜昌市)（4分）小勇同学利用星期天积极参加社会实践活动，到养老院当义工，在活动中要帮助老人将3壶相同的油从一楼搬到三楼。

小勇第一趟将一壶油从一楼提到三楼，用时20s；第二趟将两壶油从一楼提到三楼，用时30s。

已知每壶油的质量为5kg，小勇的质量为45kg，每层楼的楼高是3m。

（g=10N/kg)
（1）第一趟小勇做了多少有用功？小勇做功的总功率是多少？
（2）比较小勇两趟做功效率的高低，并说明理由。

二.炉子效率型：
例题.7.（2013年兰州）（6分）已知煤气的热值为3.6×107J/ m3，0.28 m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？
【c水=4.2×103J／(kg·℃)】
【针对练习】天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。

已知水的比热容为c=4 .2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。

求：
（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（2）水吸收的热量Q吸；
（3）燃气灶的效率η。

【总结：η炉子= = 】
三.热机（汽车）效率型：
例题8.（2013年宜昌市）（5分）“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。

当汽车以108km/h 的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为40%.已知汽车整车质量为1375kg，油箱容积为50L.（q汽油=4.6×107J/L，g=10N/kg）
（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？
（2）该车加一满邮箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多元的路程？
【针对练习】（2013年哈尔滨）（6分）汽车给我们的生活提供了便利，某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶20km，消耗了汽油2kg.求：
（1）计算2kg汽油完全燃烧放出的热量.（q汽油=4.6×107J/kg）
（2）若车以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率为12kW，求汽车受到的阻力
（3）求该汽油机的效率是多少？
【总结：η汽车= = = 】
四.太阳能效率型：
（一）太阳能热水器型：
例题9. （2013年杭州市）（8分）某小组为测量垂直于太阳照射方向的面积为1 m2的表面上每秒钟接受的太阳能，用自制太阳能热水器做了实验。

经过多次实验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。

控制太阳能接受太阳光垂直照射的面积始终是2 m2,，太阳能热水器内的水的质量为100kg，水的初温为20℃，经过8750s后水温上升到45℃，C水=4.2×103J／(kg.℃).请计算：
（1）在上述过程中水吸收的热量是多少？
（2）垂直于太阳光照射方向的1 m2,的表面上每秒钟接受的太阳能是多少焦耳?
【针对练习】1.(2013年苏州)（8分）某太阳能每小时平均接受4.2×106J的太阳能，在5h内将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水加热到40℃。

求：
（1）热水器中的水吸收的热量；【C水=4.2×103J／(kg.℃)】
（2）热水器5h内接受的太阳能E；
(3)热水器的效率；
【总结：η太阳能热水器= = 】
（二）太阳能发电型:
例题10.（2013山东淄博）如图所示的是一种太阳能路灯的电路示意图，光控开关S白天与a点接触，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上与b点接触，蓄电池给路灯供电，太阳能电池
板在晴天时每天可接收太阳能7.5 kw·h，能使“12V、30W”的一盏路
灯正常工作5天（路灯平均每天工作10h），求：
（1）路灯正常工作时的电阻；
（2）正常工作时每盏灯每天消耗的电能；
（3）太阳能电池板把光能转化为电能的效率
【总结：η太阳能发电= = 】
五.电动车（汽车）型：
例题11.（2013年重庆市）（9分）电动车在行驶过程中消耗的电能有75%转化成机械能，电动机的额定功率是240W，正常工作时电流为5A，求：
（1） 电动机正常工作时电压是多少？
（2） 小周骑着电动自行车，在水平公路上以额定功率平直行驶，
他获得了速度v 随时间t 变化的关系图像如右图示，此过程
中电动自行车的牵引力是多大？
（3） 若电动车额定功率不变，小周骑着电动自行车匀速经过一段
平直公路需要1min ，小周的爸爸汽车时受到的阻力是小周
骑车时的1.2倍，小周的爸爸骑车匀速经过同一段路需要多
少时间？
【总结：η电动车= = = 】
六.电热水器型：
例题12. (2013年玉林防城港)如图14所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。

请根据铭牌提供的信息解答下列问题：[c
水=4.2×103J/(kg ∙℃)]
(1)若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22℃升高到62℃，求
水吸收的热量。

（2）如果电热水器正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则上一
问题中给水加热的时间是多少？
（3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导
线却不怎么热？
【针对练习】1. （2013年新疆生产建设兵团）如下表所示，是某家庭电热饮水机说明书的—些数据，用时13min 将1L 的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾。

(ρ水=1.0×103kg ／m 3 ，C 水=4.2×3
(1)(2分)电热饮水机工作时的最大电流；
(2)(3分)在加热过程中，电热饮水机消耗的电能；
(3)(2分)在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量。

（4）（2分）求电热饮水机的热效率.
2. （2013年山西省）（5分）下图是电压力锅工作电路简图，接通电路后，开关S 自动与a 、b 接触，开始加热，当锅内温度达到105℃时，开关S 自动与开关a 、b 断开。

并与触电c 接通。

开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。

现将3L 初温25℃的水加入压力锅内，接通电路使其正常工作30min 。

已知消耗的电能有90%被有
效利用，水的比热容为
c 水=4.2×103J/（kg ·℃）。

求：
（1）电压力锅在加热状态时的电流？
（2）电压力锅多少秒后开始保温？
（3）电压力锅在这次使用30min 内消耗的电能
【总结：η电热器= = 】
七.电动机提升重物型：
例题13.（2013年呼和浩特）右图示，直流电动机通过电流做功提升重
物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能转化成内能。

已知线圈
电阻1.5欧，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以
10m/s的速度匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。

物体上升20s的过程
中。

求：
(1)电压表的读数；
(2)电流通过线圈产生的热量；
（3）提升物体的有用功；
（4）电动机的工作效率。

【总结：η电动机提物= = 】
【针对练习】（2013年泰安市）（7分）利用轮船上
的电动机和缆绳从水库底竖直打捞出一长方体
物体，下图P-t图像中表示了电动机输出的机械
功率P与物体上升时间t的关系。

已知0～80s时间内，物体始终以v=0.1m/s的速度匀速上升，当t=80s时，物体底部恰好平稳的放在轮船的水平甲板上。

已知电动机的电压是200V，物体上升过程中的摩擦阻力不计，g取10N/kg。

求：
（1）湖水的深度h1，甲板离水面距离h2 。

（2）物体的质量m，长度l，体积V 。

（3）若电动机电能转换为机械能的效率为80%，求在0～50s内，电动机线圈中电流的大小。

【总结：η电动机提物= = = 】
八.发电机型：
例题.（2013年武汉）（8分）下图示八个浮子波浪发电机的俯视图，当浮子随着海面波浪向上浮动时，会通过传动装置带动发电机发电，已知每个浮子的重力20N，体积为0.016 m3，若它在水中上浮带动发电机发电时，露出水面的体积为0.004 m3，则:
(1)每个浮子上浮带动发电机发电时，受到的浮力是多少牛？
(2)当海浪的波高为3m、起伏周期为6s时，假设浮子
沿竖直方向运动，平均每秒每个浮子带动发电机发电
时，匀速上浮的高度为0.8m，传动装置和发电机的总
效率为30%，求：
a）每个浮子对与之相连的硬杆产生的竖直向上的推力
是多少牛？
b）波浪发电机的输出功率是多少瓦？
【总结：η发电机= = 】。