2024年中考物理一轮复习：机械效率

2024年中考物理一轮复习专题：机械效率

★知识点梳理

L(1)总功所做的功，用表示.如用滑轮组提升重物时做的功。

(2)额外功：对我们—(选填“有”或“无”)用，但又一的功，用表示，如克服机械自身重力和克服

机械转动时的摩擦阻力做的功。

(3)有用功：总功减去即对我们的功，用表示，如用滑轮组提升重物时，对做的功。

(4)三者的关系：。

2。机械效率：(1)定义：有用功和总功的。(2)公式。

(3)特点：任何机械的机械效率总E

★专题训练

计算题

1.图甲为某风景区中的一段盘山公路。以汽油为燃料的观光汽车，重为6X104N,沿该盘山公路(盘山公路

近似处理为如图乙所示的斜面)以36km/h的速度匀速行驶，经过lOmin从山脚到达山顶；汽车上山时沿路

面获得的牵引力恒为9X103N。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%,汽油热

值g=4.5xl07j/kg,求：

(1)汽车上山时牵引力的功率为多大？

(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？

(3)若山高为0.45km,该斜面的机械效率是多少？

2.工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送箱子，在30s内将45kg的箱子匀速向上竖直拉升了6m。绳子自

由端的拉力是300N。这个过程中拉力做功的功率是W,此次运送箱子，滑轮组的机械效率是

(g取10N/kg)

3.如图所示是山东某金矿一个从隧道中运矿石装置的原理图，用滑轮组拉着重800N的货车A在50s内沿

水平方向匀速运动10m,货车受到的摩擦力是车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%,(不计绳重和摩擦)

求：

(1)货车克服摩擦力所做的有用功为多少？

(2)滑轮组绳子自由端拉力厂为多大？

(3)在此过程中滑轮组绳子自由端拉力厂所做总功的功率为多少？

(4)动滑轮多重？

FA

777^7777777777777777/7777

4.如图是升降晾衣架的结构示意图，它由4个定滑轮和两个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定于墙壁

的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降，若晾衣架上所挂衣物重量为40N,晾衣架横梁(含动滑轮)的总

重是20N,在将晾衣架上的衣服匀速向上摇的过程中：(不计绳重和摩擦)

(1)求摇柄端绳子上的拉力尸；

(2)升降衣架的机械效率〃(结果保留至0.1%)；

(3)小明用此晾衣架晾晒衣物时，跟爸爸妈妈讨论“如何提高这个升降衣架的机械效率“。如果你是小明,

请给出你的答案(写出一个方法)。

摇柄

5.某建筑工地用升降机提升货物的示意图如图所示。建筑工人用400N的拉力，将重800N的货物匀速提

升3m,所用时间是18s(不计钢丝绳和货箱的重力，不计摩擦)。求：

(1)绳子自由端移动的速度；

(2)动滑轮的重力；

(3)滑轮组的机械效率。(结果保留到0.1%)

固定架

F-R-STTCTT

命泊货箱

6.小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是lm2。装修

工人用500N的拉力尸通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m,用时20s。(g<10N/kg)求：

(1)建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；

(2)拉力厂的功率；

(3)滑轮组的机械效率。

\\\»\\\

|>

△

7.如图所示，工人用滑轮组运送一批建材上楼。滑轮与钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g=10N/kgo求：

(1)工人在Imin时间内，用500N的拉力，将90kg的建材匀速竖直向上提升了6m,求拉力的功率。

(2)该滑轮组动滑轮的重力。

(3)钢绳的最大承受力为3000N,工人的最大拉力为2000N,质量为85kg的工人提升最多质量的货物时，

滑轮组的机械效率。

(4)假设工人的质量为机「站在地面时，脚与地面的总接触面积为S,提升质量为加的货物时，工人对

人

地面的压强。(动滑轮重用表示)

动

8.某工人利用如图所示的滑轮组，用拉力厂将重为320N的沙土匀速提升6m,用时30s。该过程中，滑轮

组的机械效率为80%。(g取10N/kg)求：

(1)工人做的有用功是多大？

(2)拉力尸的大小是多大？

(3)若克服摩擦和绳重所做的功为总功的2%,则动滑轮的重力是多大？

9.如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重5.0xl04N,轮胎与地面的总接触面积lOOOcnu,发动

机的功率50kW保持不变，山坡长2000m,高度〃为300m,牵引力保持2.5xlO4N不变，不计空气阻力。

求：

(1)货车静止在山底时对水平地面的压强。

(2)从A行驶到B过程中，斜面的机械效率。

(3)货车在山坡上行驶时受到的摩擦力。

10.如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。如果小明每次向下拉动拉杆时，拉

力为尸=250N,在0.4s内使质量为加=20kg的配重块匀速升高到/z=40cm后放手让其自由落下。不计拉杆

和绳的重力，g取10N/kg。求：

(1)小明拉动拉力器的功率P;

(2)小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；

(3)在小明锻炼过程中拉力器的机械效率。

九杆

配重

参考答案

1.(1)解：汽车的速度为

v=36km/h=10m/s

汽车上山时牵引力的功率

wFS

P=—=—=Fv=9xl03Nxl0m/s=9X104W

tt

答：汽车上山时牵引力的功率为9xl(MW；

(2)解:

r=10min=600s

根据p=也可得牵引力所做的功

t

W=P片9x104Wx600s=5.4x107J

总

根据。=夕根可得

W=Y\Q=Y\qm

可汽车从山脚到山顶消耗汽油的质量：则

W_5.4xlQ7j

二4kg

cp]4.5x107J/kgx30%

答：汽车从山脚到山顶消耗了4千克的汽油;

(3)解：若山高为0.45km,该斜面的机械效率

1八八9Ghiccm6xl04Nx450m___

n二x100%=——x100%=--------------------=50%

W5.4xl07j

总总

答：若山高为0.45km,该斜面的机械效率是50%。

2.解：由图知，承担重物绳子的段数

n=2

绳端移动距离

s=nh=2x6m=12m

拉力所做的总功

卬=Fi=300Nxl2m=3600J

总

拉力做功的功率

3600J

P=—^==120W

30s

对砂子做的有用功

W=Gh=mgh=45kgx1ON/kgx6m=2700J

有

滑轮组的机械效率

W2700J

r|=7_xl(X)%=-------x100%=75%

W3600J

总

3.(1)解：货车受到的摩擦力为

/=0.2G=0.2x800N=160N

货车克服摩擦力所做的有用功为

W=/k=160Nxl0m=1600J

有

答：货车克服摩擦力所做的有用功为1600J；

（2）解：根据n=#可得，总功为

总

w1600J

W=—==2000J

总H80%

由图可知，"=2,则绳端移动的距离为

s=2s=2xl0m=20m

绳物

由沙=国得，滑轮组绳子自由端拉力为

忌

F工

S筹3

绳

答：滑轮组绳子自由端拉力尸为100N。

（3）解：绳子自由端拉力厂的功率为

w2000JB

Pn==--------=470mW

t50s

答：在此过程中滑轮组绳子自由端拉力尸所做总功的功率为40W。

（4）解：因为不计绳重和摩擦，所以有尸=：（G+/）,则

2动

G动=2尸一片2xl00N-160N=40N

答：动滑轮重为40N。

4.（1）解：由图可知

〃=4

不计绳重和摩擦，摇柄端绳子上的拉力产为

F=-（G+G）」x（40N+20N）=15N

n动4

答：摇柄端绳子上的拉力厂为15N；

（2）解：升降衣架的机械效率为

GhG40N

有---------x100%«66.7%

W+WGh+GhG+G40N+20N

总有额动动

答：升降衣架的机械效率n为66.7%；

（3）解：要提高机械效率可以减小机械的自重、增大被提升物体的重力、减小摩擦等；故要提高升降衣架

的机械效率，可以增加所挂衣物重量（或减小晾衣架横梁和动滑轮重，或减小摩擦等）。

答：要提高升降衣架的机械效率，可以增加所挂衣物重量（或减小晾衣架横梁和动滑轮重，或减小摩擦等）。

5.（1）解：由图可知，承担物重的绳子段数为"=3,绳子自由端移动的速度为

snh3x3m八「,

v-=——=--------=0.5m/s

tt18s

答：绳子自由端移动的速度为0.5m/s；

（2）解：不计钢丝绳和货箱的重力，根据歹=2（G+G）可知，动滑轮的重力为

n动

G=nF-G=3x400N-800N=400N

动

答：动滑轮的重力为400N；

（3）解：滑轮组的机械效率为

WGhGhG800N

X100%«66.7%

FnhnF3x400N

答：滑轮组的机械效率为66.7%。

6.(1)解：建筑材料放在水平地面上时对地面的压力

Fs=G=mg=80kgx10N/kg=800N

对地面的压强

^=800N=800Pfl

Slm2

答：建筑材料放在水平地面上时对地面的压强为800Pa；

(2)解：由图可知，滑轮组绳子的有效股数片2,则绳子自由端移动的距离

s=nh=2x3m=6m

拉力做的总功

W=Fs=500Nx6m=3000J

总

拉力尸的功率

p=^=3OOOJ=15OW

t20s

答：拉力厂的功率为150W；

(3)解：拉力尸做的有用功

%=G〃=800Nx3m=2400J

滑轮组的机械效率

W2400J

ri=Tx100%=--------x100%=80%

W3000J

总

答：滑轮组的机械效率为80%„

7.(1)解：由图可知，片2,则绳端移动的距离

s=nh=2x6m=12m

拉力做的功

ff^=F5,=500Nx12m=6000J

做功的功率

p=E=6000J=W0W

t60s

答：拉力的功率为100W；

(2)解：物体的重力

G=mg=90kgx10N/kg=900N

物物

因滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，由尸=,(G+G)得动滑轮的重力

n动

G=nF-G=2x500N-900N=100N

动物

答：该滑轮组动滑轮的重力为100N；

(3)解：工人的重力

G工厂机Tg=85kgx1ON/kg=85ON

工人通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉曾

F=G=850N

最大工人

因滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，由F=』(G+G)得工人能提升货物最大的重力

n动

G=nF-G=2x850N-100N=1600N

最大最大动

滑轮组的机械效率

GhGhG1600N…9

ri二有最大——-----------=94.1%

WFSFnhnF2x850N

总最大最大最大最大

答：滑轮组的机械效率为94.1%；

(4)解：工人和货物的重力分别为

G=m

人人g

G=mg

因滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，所以绳子自由端的拉力

F'=-(G+G)=-(mg+G)

n动2动

工人对地面的压力

F'=m2--+G)

F=G

压人人2动

工人对地面的压强

m

Fg--(mg+G)(2m-m)g-G

P=Z=」_z----------工-----A-------------再

ss2s

(2m—m)g—G

答：工人对地面的压强为

2S

8.(1)解：有用功为

W=G/z=320Nx6m=1920J

有

答：工人做的有用功为1920J；

(2)解：因为机械效率80%,所以总功为

W1920J

=-==2400J

总r)80%

由图只有效承担物重的绳子段数〃=2,所以绳子自由端移动距离

s=2h=2x6m=12m

所以拉力尸的大小是

F=^=2400J=2Q0N

s12m

答：拉力尸的大小是200N；

(3)解：克服摩擦和绳重所做的功为总功的2%,所以克服动滑轮重做的功为总功的

1-80%-2%=18%

即为

W=Wx18%=2400Jx18%=432J

动总

所以动滑轮重为

「W432J

G=—齐=------=72N

动h6m

答：动滑轮的重力是72N。

9.(1)解：水泥车到山顶时对水平地面的压力为

F=G=5X104N

压总

受力面积

S=1000cm2=0.1m2

对水平地面的压强为

_F_5X104N

=5x105Pa

S0.1m2

答：货车静止在山底时对水平地面的压强为5x105Pa;

(2)解：牵引力做的有用功为

W=G/i=5xl04Nx300m=1.5xl07j

有用

汽车从山底开到山顶所做的总功为

W=F5=2.5xlO4Nx2000m=5x107J

总

整个爬坡过程的机械效率为