初中物理有关“效率”计算题的解析.doc

初中物理有关“效率”计算题的解析 西安龙文教育 王老师 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， 考查定滑轮的机械效率 例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：（1）工人的目的是把重90N的沙子匀速拉到10m高处，故有用功 图1W有用 =Gh=90N10m=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=Fs=100N10m=100J（3）定滑轮的机械效率=90%二，考查动滑轮的机械效率例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：（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=100N（2）拉力做功的功率图2P=F=100N0.1m/s=10W（3）动滑轮的机械效率为=90%三，考查滑轮组的机械效率1竖直装置滑轮组例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： 拉力F所做的功和功率；滑轮组的机械效率；滑轮组中动滑轮的重力；图3（g取10N/，不计绳重及滑轮摩擦）解析：（1）拉力F所做的功W=Fs=550N2m=1100J拉力F的功率P=220W（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=1m工人做的有用功为W有用=G物h=100kg 10N/kg1m=1000J上一小题已计算出拉力做的功，这些功就是总功，即W总=1100J因此滑轮组的机械效率=90.9%（3）因为此题不计绳重及滑轮摩擦，所以，动滑轮的重为G动=2FG物=2550N100kg 10N/kg =100N2水平装置滑轮组例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1104N，汽车沿水平方向匀速移动了4m，已知车与地面的摩擦力为24104N。求：（1）拉力F做的总功。图4（2）滑轮组的机械效率。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=34m=12m则拉力F做的总功为 W总=Fs绳=1104N12m=1.2105J（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=2.4104N4m=9.6104J滑轮组的机械效率为=80%四，考查斜面的机械效率例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?图5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=10N0.2m=2J总功就是平行于斜面的拉力所做的功，故总功W总=Fs=2.5N1m=2.5J所以斜面的机械效率=80%(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=2.5J2J=0.5J五，考查热机的效率例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4.6107J/kg)求：（1）轿车行驶中所受的阻力；（2）轿车发动机的效率。解析：（1）已知，=90km/h=25m/s,P=40kW=40000W，由于轿车做匀速直线运动，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=1600N(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=1600N1800m=2.88106J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=4.6107J/kg0.25 kg=1.15107J因此，轿车发动机的效率为=25.04%六，考查电动机的效率例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3.0104J，则起重机的电动机的效率是多少?(g10Nkg)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=0.6103kg10Nkg=6103 N起重机提升重物所做的功是有用功，则W有用Gh=6103 N3m=1.8104J起重机的电机所做的功是总功：W总3.0104J因此，起重机电动机的效率是：=60%七，考查锅炉的效率例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4.2103J/（kg.），无烟煤的热值是3.4107J/kg，求：锅炉的效率是多少？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=4.2103J/（kg.）200kg(100-25) =6.3107J6kg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=3.4107J/kg6kg=2.04108J因此，锅炉的效率是=30.88%八，综合考查图6 例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4.5104J，电动机输出的机械功为3.6104J。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10Nkg）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=0.61000kg10N/kg3m=1.8104J电动机消耗的电能即电流所做的功为总功，W总=4.5104J所以，使用该机械所做的额外功W额= W总W有用=4.5104J1.8104J=2.7104J(2)因此， 该组合机械的机械效率=40% 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