初中物理广泛意义下效率问题解析

word格式-可编辑-感谢下载支持中考热点考题—效率问题解析初中物理中效率问题是每年中考的必考题型之一，也是很多学生感到困惑的问题之一。对于如何求各种机械（电器）效率，似乎千变万化，学生往往不得要领。其实效率问题也不难，只要弄清了几种功在不同机械（电器）的含义，能正确求出有用功和总功，问题就会得到很好的解决。以下对初中物理有关效率问题进行归类总结，希望对初中学生复习这部分知识有所帮助。一、理解各种功的含义——广义效率问题解答关键1.有用功：我们在使用各种机械（电器）时，总是要利用机械（电器）为我们服务，使用它们达到某种目的而做的功，称为有用功，也即目的功。例如：使用滑轮组提升重物，目的就是使重物上升，提升重物做功当然是有用功；水平拉动物体，目的就是使物体水平移动，克服摩擦力做功就是有用功；电热水器目的就是加热水，因而水吸热需要的功是有用功；电动机工作时提供给其它机械所做的功就是有用功。以上这些功都是机械（电器）完成任务时必须要做的实实在在的功，是不能打折的功，称为有用功。2.总功：是有用功和额外功的来源，是使用机械时动力提供或使用电器电能提供的。例如：在使用滑轮组提升重物时，动力功始终是W总=FS；使用电热器电流做功W总=UIt；W总=Pt使用太阳能热水器时，热水器吸收的太阳能即为W总。3.额外功：数值上等于总功减去有用功，但有时仅凭这一点，对于我们解题可能用途不大。正确理解机械（电器）在使用过程中做有用功的同时，还要克服额外阻力做功，哪些功是克服额外阻力做的功呢？在使用不同机械（电器），具有不同的含义，也是学生最难区分理解的，各种机械（电器）在使用过程中具体情况不同，额外功的形式也不一样。例如：滑轮组提升重物不得不克服摩擦、绳重阻力做功；使用电动机，电动机内阻发热做功；使用电热器时存在各种热时，克服杠杠自重、摩擦做功等等，这些功都是额外功。及动滑轮自重做功；利用斜面提升物体不得不克服斜面摩擦量损失；使用杠杠二、初中效率问题举例分析1、竖直安装的滑轮、滑轮组提升重物的问题

word格式-可编辑-感谢下载支持（2008安徽）9．如图甲所示是一台正在建筑工地作业的起重机，吊臂上的滑轮组（如图乙）将质量为的重物竖直匀速提高3m，拉力F的大小为8000N，则拉力F做的功为J，该滑轮组的机械效率为。这类题目是最基本的问题一般来说学生不会出错，这类题目中的有用功一般是提升物体做的功，即克服物体的重力做的功（W=Gh），而总功一般是绳自由端的拉力所做的功（W=FS）。有用总所以，只要找出G、h、F和S即可求出W和W。有时h和S只给出其中之一，那就要利总有用用滑轮组的特点：S=nh来算出另一个（其中n为动滑轮上绳子的股数）。现在要求出机械效率就水到渠成了，代入公式可求出机械效率。（2010年安徽）5．现在地震时有发生，于是人们开始重视加固维修房屋，常常可以看到图示的场景。假如该工人通过滑轮把50㎏的水泥缓缓提升4m到房顶，所用拉力约300N。该机械的效率约为。分析：这也是一道基本题，有用功是Gh,总功是Fs，额外功是克服动滑轮自重，绳重，摩擦，解决起来非常简单。2、利用斜面提升物体的问题（2007安徽）22．斜面是一种简单机械，盘山公路可看成是斜面．如图所示，一辆客车在盘山公路上行驶，假如客车质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持30000N不变。行驶了2000m的路程时，客车升高了300m．在此期间，求：(1)牵引力做了多少功?(2)盘山公路的“机械”效率是多少?分析：首先在教学过程中，要让学生建立一个模型，盘山公路是一个斜面模型，有用功也是克服物体的重力所做的功，即W=Gh，总功则是拉物体的力做的功W=FS（这里的h是斜有用总面的高度，S是斜面的长）。克服斜面对物体摩擦做功为额外功，W=fs，再利用额外解答就很方便了。（2011安徽）21．斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。图示为倾角θ=30。的固定斜面，用平行于斜面的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h=1m(1)求拉力F做的功；(2)若斜面的高度H一定，倾角θ可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端．θ越小,F越小。分析：这道题应用到功的原理，有用功为Gh,总功为Fs,不考虑摩擦,W=W,在有用总进行推导分析，很容易解答。考虑摩擦，W=fL额外本题还可以改为求摩擦力f表达式：f=F-Gsinθword格式-可编辑-感谢下载支持3.利用杠杆提升物体（2011安徽）18．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在O点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h、h12回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________。(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________(3)若只将钩码的悬挂点由A移至G，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。分析：本题是一个求解杠杆机械效率的问题，在我们平时训练时很少遇到，因此教师要注意补充这方面的例题，要让学生从最广泛的意义上理解机械效率，有用功和总功学生理解应该没有问题，关键还是额外功，杠杆在提升重物时，克服杠杆自重做功为额外功。本题的难度较大，若只将钩码的悬挂点由A移至c，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，绳子的悬挂点改变，杠杆提升的角度会变小，则杠杆额外功随提升高度减小而减小。4、内燃机效率问题（2009安徽）22.一辆汽车以72km／h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2Kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2x103N，汽油的热值q=4.6x107J／Kg。问：(1)汽车在这段时间内消耗的功率(即1秒时间内汽油完全燃烧放出的热量)是多少?(2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少?(3)比较(1)和(2)的结果，你有什么发现?简要分析原因(写出两条即可)（2011安徽）22．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km／h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值g=4．6×107J／kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：(1)运动的时间；

word格式-可编辑-感谢下载支持(2)发动机所做的功；(3)消耗汽油的质量。分析：在理解内燃机效率问题时，简单的就是“喝了多少油，走了多少路，做了多少功”，消耗汽油产生多少热量当然是总功，有用功一般是动力功FS，机械效率就很容易了。答案：5.电动机效率问题（2008安徽）23．电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？IRt（2）已知电流通过导体产生的热量（其中、和分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，线则圈每分钟产生多少热量？（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？分析：电动机的效率还是要分析电动机的作用，它是将电能转化为机械能的电动机械，来源，有用功是机械能，而在转化的同时会产生额外功——热能，计算就是：W=UIt,W=,机械能W=UIt-（忽略摩擦），因此它消耗的电能是总的能的所以机械效率总额外有用机械效率根据公式计算即可。质量m/kg40电能转化为机械能的效75%（典型习题）例7、电动们喜爱。右表是某种型号电动自行车的相关数据，若质量为80kg，在2h内连续匀速行驶36km。根据表中数据，自行车轻便、实用、无污染，很受人率η骑车人工作电压U/V32v速度(m/s)≤20求：骑车人的平均阻力f/N20（1）这台电动自行车在2h内克服阻力所做的功；（2）电动自行车匀速行驶时的工作电流．解：（1）（2）word格式-可编辑-感谢下载支持（2007安徽）9．额定功率为1500W的电热水壶，内装1升、初温为后，正常工作4分钟水被烧开(温度为100℃)。这个过程中水吸收的热量J的电能[水的密度为1.0×103kg/m3，比热容为为J，消耗了4.2×103J/(kg·℃)]分析：有用功是水吸热，来源于消耗的电能，当然是总功。7.其他效率问题抽水机抽水的问题此类题型中的有用功W=Gh，但是G往往很难求，一般利用水的体积间接求出水的有用重力G。而总功则是抽水机抽水做的功，W=Pt，P是抽水机的功率，t是抽水时间。总例、某施工队在9m深的施工井下施工，井下每分钟有4m3水涌出。为了使井下无积水，便于工人施工，至少要用多大功率的抽水机抽水？若该抽水机的实际功率为7000W，那么它的机械效率为多少？（取g=10N/kg）白炽电灯发光效率问题：白炽灯的发光时，可以将电能转化为内能和光能，而白炽灯一般目的是用来发光的，光能是有用功，散发出去的热量是额外功，这一点要让学生明白，发光效率自然就好求了。输电效率问题：输电过程中，由于导线本身存在电阻，因此在输电过程中，导线发热消耗了电能，因而输电过程也存在效率问题，输电的总功率P=UI，总导线消耗的电功率P=I2R，P=UI-I2R损线有，因此：线5．（2011年福建省泉州市第30题）(6分)小理对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120W～2200W，图18(1)小理用电质量为2kg的水磁炉将从20℃加热到100℃，消耗了0.22kw·h的电能。水吸收的热量(2)小理用电磁炉煮粥。先用大火将水开，后用小火煮．这段时间电功率随时间变化如图18所示问第8分钟通过电磁的电流是多少?[水的比热是4.2×103J/(kg.℃)，家庭电路的电压为220V]2．（2011山东泰安，第291题）小明家利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开(在标准).[水的比热容C=4.2×103J/（kg·℃）(1)通过观察天然气表得知消耗了0.01m3的天然气，如果天然气的密度是0.7kg/m3,烧水时消耗天然气同样质量的水，若电能转化为内能的22题）2010年12月30日通车的湛徐高速，使得湛从江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”．今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉三墩”景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×107J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求：(1)汽车静止时对路面的压强．(2)汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率．（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？爸至少要加汽油多少kg？为了推进环保和节能理风就能工作，如图所示，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用，为了能