2020年中考物理计算题解题攻略专题2.6机械效率

专题2.6 机械效率知识回顾1.与杠杆有关的计算题解题策略a.用杠杆提升物体的模型图b.灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式（1）杠杆平衡条件公式公式F1L1＝F2L2（2）求解动力，用变形公式F1＝F2L2/ L1（3）求解动力臂，用变形公式L1＝F2L2/ F1（4）掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量F1代表杠杆平衡时，受到的动力；L1代表杠杆平衡时的动力臂；F2代表杠杆平衡时，受到的阻力；L2代表杠杆平衡时的阻力臂。

F1L1＝F2L2这个公式表示，杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。

c. 用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法（1）用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh（2）用杠杆提升物体做的总功W总= Fs（3）用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总—W有用其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离。

h与s的关系可以根据相似三角形建立。

d. 杠杆机械效率的求解（1）用杠杆提升物体时，有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。

（2）杠杆机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％2.与滑轮组有关的计算题解题策略（一）用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法a.用滑轮组竖直提升物体的模型图b. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用=Gh（2）总功W总=Fs（3）额外功W额外=W总—W有用（4） s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。

c. 滑轮组机械效率的求解（1）用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。

（2）滑轮组机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％= (G / nF ) ×100％（二）用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法a.用滑轮组水平拉动物体的模型图b. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用= fs2（2）总功W总= F s1（3）额外功W额外=W总—W有用（4）s1= ns2其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。

c. 滑轮组机械效率的求解（1）用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。

（2）滑轮组机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％= (fs2/ F s1) ×100％3.与斜面有关的计算题解题策略a.用斜面提升物体的模型图b. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用= Gh（2）总功W总= F s（3）额外功W额外=W总—W有用其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。

c. 斜面机械效率的求解（1）用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。

（2）斜面机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％η＝（W有用/W总）×100％= (Gh / F s) ×100％类型与典例突破类型1.与杠杆有关的计算题【例题1】（2019山西）汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。

全国各地设置了许多超载监测站加强监管。

如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。

先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。

国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。

【答案】该货车不超载。

【解析】分别以汽车前轮和后轮为支点建立杠杆模型，根据杠杆的平衡条件得出等式，联立等式即可求出车受到的重力，然后与汽车的自身和载重相比较即可得出答案。

以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如图甲，根据杠杆平衡条件得：F后L＝GL1﹣﹣﹣﹣①以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如图乙，根据杠杆平衡条件得：F前L＝GL2﹣﹣﹣﹣②由①②两式可得：G＝F前+F后＝（8×103kg+9×103kg）×10N/kg＜18×103kg×10N/kg，所以，该货车不超载。

类型2.与滑轮组有关的计算题【例题2】（2018辽宁鞍山）如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F 为150N．不计绳重和摩擦下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为2m/s B．动滑轮的总重为100NC．滑轮组的机械效率为83.3% D．提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【答案】A【解析】本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、绳子自由端移动速度、有用功、总功和机械效率的计算，还考查了物体重力对机械效率的影响，根据题图确定n的大小是本题的突破口。

（1）由图知，n＝4，绳子自由端移动距离s＝4h，利用速度公式求绳子自由端移动速度；（2）不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动），据此求动滑轮所受的重力；（3）利用W＝Fs求拉力做的总功，利用W＝Gh求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（4）增大滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小摩擦、减小动滑轮重。

A、由图知，n＝4，绳子自由端移动的距离：s＝4h＝4×1m＝4m，绳子自由端移动的速度：v＝＝＝2m/s，故A正确；B、不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动），可得动滑轮所受的重力：G动＝4F﹣G＝4×150N﹣400N＝200N，故B错误；C、拉力做的功：W总＝Fs＝150N×4m＝600J，有用功：W有用＝Gh＝400N×1m＝400J，滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈66.7%，故C错误；D、若用该滑轮组提升所受重力更重的物体，额外功不变，有用功增加，有用功在总功中所占的比例增加，机械效率会变大，故D错误。

类型3.与斜面有关的计算题【例题3】（2019甘肃兰州）如图所示，斜面长2m、高1m，把一个质量为24kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功 J。

若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力 N。

在“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是。

（g=10N/kg）【答案】240；120；红酒开瓶器。

【解答】物体的重力：G=mg=24kg×10N/kg=240N，使用斜面时做的有用功：W有=Gh=240N×1m=240J；若斜面是光滑的，则拉力所做的做等于克服物体重力所做的功，由W=Fs可得拉力：F=120N；“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”这三种机械中，核桃钳属于杠杆，衣架上的滑轮属于滑轮组，红酒开瓶器属于斜面。

一、填空题1.（2019湖南怀化）如图所示，用滑轮组将重为100 N的物体匀速提升3m，拉力F所做的总功为400 J，则在这个过程中拉力F做了J的有用功，该滑轮组的机械效率是。

【答案】300；75%。

【解析】（1）拉力做的有用功：W有用=Gh=100N×3m=300J（2）W总=400J，滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=300J/400J×100%=75%2．（2019湖南娄底）既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是____（选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功，其中额外功是____J。

【答案】滑轮组；10。

【解析】（1）使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向；（2）由题知，使用杠杆做的总功W总=100J，η=90%，可得做的有用功：W有用=W总×90%=100J×90%=90J，则利用杠杆做的额外功：W额=W总-W有用=100J-90J=10J。

3．（2018•威海）如图为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，OA：OB=1：2，中考达标训练题每个滑轮重100N．当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为N，物体M对地面的压力为N．（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计）【答案】400；4500。

【解析】（1）人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得：F+F支=G，则F支=G﹣F=700N﹣300N=400N，因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力：F压=F支=400N；（2）定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得：F A′=3F+G定=3×300N+100N=1000N；杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即F A=F′A=1000N；根据杠杆的平衡条件：F A×OA=F B×OB，且OA：OB=1：2，所以：F B===500N；因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即F B′=F B=500N；物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为：F M支持=G M﹣F B′=5000N﹣500N=4500N，因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力：F M压=F M支持=4500N。

4.（2019四川乐山）在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，所用时间t=30s。

则拉力F做功的功率为______W，此过程中物体受到的摩擦力为______N。

【答案】60 160【解析】（1）拉力所做的总功：W总=Fs=400N×4.5m=1800J，拉力F做功的功率：P===60W；（2）有用功：W有=Gh=600N×1.8m=1080J，克服摩擦力做的额外功：W额=W总-W有=1800J-1080J=720J，由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力：f===160N。

5．（2017•烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m 长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为，若实际用力为500N，斜面的机械效率为，重物受到的摩擦力为。

（g取10N/kg）。

【答案】400N；80%；100N。

【解析】（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；Fs=mgh=1200J，解得：F==400N；（2）人所做的总功：W总=Fs=500N×3m=1500J；斜面的机械效率：η=×100%=×100%=80%；（3）W总=W有+W额即：Fs=Gh+fs所以f===100N。