2021年中考物理三輪沖刺過(guò)關(guān) 專題13 解決機(jī)械效率計(jì)算類難點(diǎn)問(wèn)題思維技巧（教師版含解析）-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

解決專題問(wèn)題策略
知識(shí)點(diǎn)1：用滑輪組豎直提升物體有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率的求法
(1)有用功W有用=Gh
(2)總功W總=Fs
(3)額外功W額外=W總—W有用
(4) s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是動(dòng)力F 移動(dòng)的距離， n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)。
(5)滑輪組機(jī)械效率的求解
用滑輪組提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率。
滑輪組機(jī)械效率公式：
η＝(W有用/W總)×100％
η＝(W有用/W總)×100％= (G / nF ) ×100％
知識(shí)點(diǎn)2：用滑輪組水平拉動(dòng)物體有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率的求法
(1)有用功W有用= fs2
(2)總功W總= F s1
(3)額外功W額外=W總—W有用
(4)s1= ns2
其中 s1是動(dòng)力F 移動(dòng)的距離，s2是重物水平移動(dòng)的距離，f是物體勻速運(yùn)動(dòng)受到的阻力， n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)。
(5)滑輪組機(jī)械效率的求解
用滑輪組水平拉動(dòng)物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為滑輪組機(jī)械效率。
滑輪組機(jī)械效率公式：
η＝(W有用/W總)×100％
η＝(W有用/W總)×100％= (fs2/ F s1) ×100％
知識(shí)點(diǎn)3：以斜面為載體，計(jì)算機(jī)械效率等相關(guān)問(wèn)題
以斜面為載體的綜合計(jì)算題，考查的知識(shí)點(diǎn)一般包括斜面的機(jī)械效率；速度公式及其應(yīng)用；功率的計(jì)算．在解題時(shí)會(huì)用到速度公式v=s/t，功率P=Fv，根據(jù)W=Gh求出有用功，推力做的功W=Fs即總功，然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可求出斜面的效率．
a.用斜面提升物體的模型圖
b. 用斜面提升物體有用功、額外功和總功求法
(1)有用功W有用= Gh
(2)總功W總= F s
(3)額外功W額外=W總—W有用
其中 s是動(dòng)力F 沿著斜面移動(dòng)的距離，h 是重物上升的高度，s和h的關(guān)系，通常可由解三角函數(shù)得到，一般斜面傾斜角給出。
c. 斜面機(jī)械效率的求解
(1)用斜面提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為斜面的機(jī)械效率。
(2)斜面機(jī)械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％
η＝(W有用/W總)×100％= (Gh / F s) ×100％
中考典型例題解析
【例題1】(2020江蘇連云港)用如圖所示滑輪組在10s內(nèi)將重為300N的物體勻速提升1m，拉力大小為120N，拉力做功的功率為_(kāi)_____W，有用功為_(kāi)_____J，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____。
【答案】 (1) 36 (2) 300 (3) 83.3%
【解析】(1)由圖可知，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)n=3，所以繩子自由端通過(guò)距離
s=3×1m=3m
總功W總=Fs=120N×3m=360J
拉力做功的功率
P==36W
(2)有用功為W有=Gh=300N×1m=300J
(3)滑輪組機(jī)械效率為
η==83.3%
【例題2】(2021福建二模)如圖所示，一卡車車廂車底底板距地面1.5m高，小張把一塊3m長(zhǎng)的鋼板AB搭在車廂底板上，構(gòu)成一個(gè)斜面。他通過(guò)這個(gè)斜面，用F=600N的力，把一個(gè)大木箱從B處推到A處的車上，已知木箱重為1000N。則小張推木箱做功大小為_(kāi)_______J,這個(gè)過(guò)程中，斜面的機(jī)械效率大小為_(kāi)____(結(jié)果保留一位小數(shù))。
【答案】(1)1800J(2)83.3%
【解析】(1)W總=Fs=600N×3m=1800J
(2)W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J
η=W有用×100%/W總=1500J×100%/1800J≈83.3%
【例題3】(2020黑龍江龍東農(nóng)墾森工)如圖所示，人用滑輪組拉著重810N的物體使其沿豎直方向以0.1m/s的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)了5s，人對(duì)繩子向下的拉力為300N．求：
(1)物體上升的高度；
(2)滑輪組的機(jī)械效率；
(3)拉力的功率。
【答案】(1)物體上升的高度為0.5m；
(2)滑輪組的機(jī)械效率為90%；
(3)拉力的功率為90W。
【解析】(1)由v＝可得，物體上升的高度：
h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；
(2)由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，
滑輪組的機(jī)械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝90%；
(3)拉力端移動(dòng)距離s＝3h＝3×0.5m＝1.5m，
總功：W總＝Fs＝300N×3h＝300N×1.5m＝450J，
拉力的功率：P＝＝＝90W。
臨門一腳預(yù)測(cè)練
一、選擇題
1．(2021衡陽(yáng)模擬)如圖所示，工人用150N的拉力通過(guò)滑輪組吊起質(zhì)量為20kg的箱子。若箱子被勻速豎直提升了2m，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，則( )
A．箱子的重力勢(shì)能增大
B．動(dòng)滑輪的重力為100 N
C．工人施加的拉力做的功為300 J
D．滑輪組的機(jī)械效率為66.7%
【答案】ABD
【解析】(1)重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大；
(2)知道箱子的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用F=(G+G動(dòng))求出動(dòng)滑輪的重力；
(3)由圖可知繩子的有效股數(shù)為2，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，根據(jù)W=Fs求出工人做的總功；
(4)根據(jù)W=Gh求出有用功，然后根據(jù)η=求出此滑輪組的機(jī)械效率。
A．箱子被勻速提升，高度增加，質(zhì)量不變，重力勢(shì)能增加，故A正確；
B．箱子受到的重力：
G=mg=20kg×10N/kg=200N；
由圖可知，n=2，則由F=(G+G動(dòng))可得動(dòng)滑輪的重力：
G動(dòng)=nF﹣G=2×150N﹣200N=100N；故B正確；
C．由圖可知，n=2，繩端移動(dòng)的距離s=nh=2×2m=4m，
工人做的總功：W總=Fs=150N×4m=600J；故C錯(cuò)誤；
D．有用功：W有=Gh=200N×2m=400J
滑輪組的機(jī)械效率：η==≈66.7%．故D正確。
2.(2020四川南充)如圖所示，重為2N的物體A放在水平桌面上，重為5N的物體B掛在動(dòng)滑輪下，每個(gè)滑輪重為1N(不計(jì)繩重和摩擦)，B恰好可以勻速下降。現(xiàn)對(duì)A施加水平向左的拉力使B上升，當(dāng)B以0.3m/s的速度勻速上升時(shí)，拉力大小為F。下列說(shuō)法正確的是( )
A. B勻速下降時(shí)，物體A受到3N的摩檫力
B. 拉力F的大小為4N
C. 拉力F的功率為3.6W
D. B勻速上升0.6m的過(guò)程中，拉力F做功2.4J
【答案】BC
【解析】A．由圖通過(guò)動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=3，不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，B拉A的力
FA=( GB+G動(dòng))=×(5N+1N)=2N
B勻速下降，物體A勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，受向右的拉力FA和向左的摩擦力作用，則
f=FA=2N
故A錯(cuò)誤；
B．當(dāng)使物體B以0.3m/s的速度上升時(shí)，物體A勻速向左運(yùn)動(dòng)，受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用，由于物體A的壓力和接觸面沒(méi)有改變，則摩擦力大小不變，所以
F=FA+f=2N+2N=4N
故B正確；
C．繩子自由端移動(dòng)的速度為vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s
所以拉力F的功率
P==FvA=4N×0.9m/s=3.6W
故C正確；
D．B勻速上升0.6m的過(guò)程中，拉力F做功
WF=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J
故D錯(cuò)誤。
3.(2021深圳二模)如圖所示，工人用250N的力將重400N的物體勻速提升2m，共用了10秒，若在此過(guò)程中(忽略繩重和摩擦)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．繩子自由端移動(dòng)的距離是6m B．動(dòng)滑輪的重是10N
C．工人做功的功率是80W D．滑輪組的機(jī)械效率是80％
【答案】D
【解析】(1)動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)n=2，所以繩子自由端移動(dòng)的距離是s=nh=2×2m=4m；
(2)需考慮G動(dòng)，忽略繩重和摩擦F=(G+G動(dòng))/n
250N=(400N +G動(dòng))/2 解得：G動(dòng)=100N
(3)有用功：W有=Gh=400N×2m=800J
拉力F所做的總功：W總=Fs=250N×4m=1000J
η＝(W有用/W總)×100％ =G/n F=400N/(2×250N)=80%
(4)P總=W總/t=1000J /10s=100W
4．(2020湖南衡陽(yáng))近期我國(guó)長(zhǎng)江中下游許多省份因連續(xù)大雨發(fā)生洪澇災(zāi)害?？购閾岆U(xiǎn)小分隊(duì)成員李軍在一次行動(dòng)中需要幫老百姓把一個(gè)質(zhì)量為240kg的重物搬到2m高的車上。為了省力采用5m的長(zhǎng)木板搭了一個(gè)斜面(如圖所示)。用1200N的力用了5min將重物勻速推到車上。關(guān)于此簡(jiǎn)易斜面裝置，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．他對(duì)重物做了4800J的功
B．他做功的功率為16W
C．此次簡(jiǎn)易斜面裝置的機(jī)械效率為50%
D．斜面是一種省力杠桿
【答案】D
【解析】A.做的總功：W總＝Fs＝1200N×5m＝6000J，故A錯(cuò)誤；
B.做功的功率為：P＝＝＝20W，故B錯(cuò)誤；
C.重物的重力：G＝mg＝240kg×10N/kg＝2400N，
李軍對(duì)重物做的有用功：
W有用＝Gh＝2400N×2m＝4800J，
簡(jiǎn)易斜面裝置的機(jī)械效率：
η＝＝×100%＝80%，故C錯(cuò)誤；
D.據(jù)課本知識(shí)可知，斜面本質(zhì)上是一種省力杠桿，故D正確。
二、填空題
5．(2021江西二模)如圖所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內(nèi)將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個(gè)過(guò)程中拉力做的功是 J，滑輪組的機(jī)械效率是，若勻速提升重為80N的物體，則這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率將 (變大/變小/不變)。
【答案】100；80%；變大。
【解析】(1)由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2，
繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=2×2m=4m；
則在這個(gè)過(guò)程中拉力做的功：
W總=Fs=25N×4m=100J；
(2)拉力做的有用功：
W有=Gh=40N×2m=80J，
則滑輪組的機(jī)械效率：
η=W有/ W總×100%=80J/100J×100%=80%；
(3)由η=W有/ W總×100%=( G/G+ G動(dòng))×100%可知，
滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重和物體重有關(guān)，動(dòng)滑輪重力不變，物體重力變大，機(jī)械效率將變大。
6．(2020齊齊哈爾)小彬用如圖所示滑輪組把重400N的貨物勻速提升2m，若不計(jì)繩重和摩擦，所用的拉力是250N．此過(guò)程中繩端移動(dòng)的距離為 m，滑輪組的機(jī)械效率是。
【答案】4；80%。
【解析】(1)由圖知，n＝2，繩端移動(dòng)的距離：s＝2h＝2×2m＝4m；
(2)滑輪組的機(jī)械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
7.(2020江蘇連云港)用如圖所示滑輪組在10s內(nèi)將重為300N的物體勻速提升1m，拉力大小為120N，拉力做功的功率為_(kāi)_____W，有用功為_(kāi)_____J，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____。
【答案】 (1) 36 (2) 300 (3) 83.3%
【解析】(1)由圖可知，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)n=3，所以繩子自由端通過(guò)距離
s=3×1m=3m
總功W總=Fs=120N×3m=360J
拉力做功的功率
P==36W
(2)有用功為W有=Gh=300N×1m=300J
(3)滑輪組機(jī)械效率為
η==83.3%
8.(2020貴州黔西南)如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據(jù)需要有兩種方式來(lái)提起等重的建筑材料，若不計(jì)摩擦和繩重，則F1______F2，機(jī)械效率ηA______ηB。(填“>”“=”或“

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