2024年中考物理大一輪復習：真題解析06 機械效率da

回歸教材重難點06機械效率機械效率是第十二章簡單機械的最要內(nèi)容，通過對機械效率的講解，要求考生理解有用功、額外功、總功和機械效率的概念，掌握計算各種簡單機械的機械效率的公式和方法；知道影響機械效率大小的因素是滑輪自重、摩擦阻力等。提升考生對機械效率理解能力和應用知識的計算能力。本考點是中考五星高頻考點，難度中等，在全國各地中考試卷中多次考查，主要考查形式為選擇題、填空題和計算題。在計算題中，機械效率計算與其他計算相結(jié)合。1.機械效率（1）有用功跟總功的比值。機械效率計算公式：。（2）任何機械，機械效率都不可能達到100%（3）影響因素：摩擦、機械自重及物重等。2.滑輪組的機械效率（1）滑輪組（豎直方向提升物體）：（G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

（2）滑輪組（水平方向拉動物體）：（f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

3.斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)。方法和技巧（1）提升重物有用功即為克服重物重力做功W有用=G物h（2）水平拉物體有用功為克服物體摩擦力做功W有用=fs（3）總功為拉力做的功W總=F拉·S（4）關于杠桿、滑輪組和斜面機械效率的計算方法一、單選題1．（2023·山東泰安·統(tǒng)考一模）某同學探究“影響滑輪組的機械效率的因素”，他用質(zhì)量相同的滑輪做了如圖所示的實驗，并測算了各次實驗的機械效率（如圖），下列相關說法中正確的是（）①實驗時，彈簧測力計應在豎直勻速拉動時讀數(shù)②根據(jù)甲、乙兩次實驗可知：滑輪組的機械效率與繩子的繞法有關③根據(jù)乙、丙兩次實驗可知：同一滑輪組，提升的物體越重，機械效率越高④實驗時，換用不同裝置進行多次實驗，目的是為了減小誤差A．只有①② B．只有②④ C．只有①③ D．只有③④【答案】C【詳解】①在實驗中，測繩端拉力F時，應豎直向上勻速拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)，故①正確；②甲、乙兩次實驗中繩子繞法不同，提升物重相同，機械效率都是70%，因此，說明滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關，故②錯誤；③乙、丙兩次實驗可知用的是同一滑輪組，丙中提升的物重大，②的機械效率小于③，說明同一滑輪組提起物重越大，機械效率越高，故③正確；④為避免實驗的偶然性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律，故④錯誤。故選C。2．（2023·北京朝陽·統(tǒng)考一模）如圖所示，用動滑輪把重90N的沙子從一樓地面運上二樓地面，每層樓高3m，動滑輪重10N。第一次用桶裝沙子，桶重20N，第二次用布袋裝沙子，布袋重5N，兩次用時均為10s。下列說法錯誤的是（）A．第一次人對繩子的拉力為60N B．第二次動滑輪做的有用功為285JC．第二次人拉繩子的功率為31.5W D．第一次動滑輪的機械效率為75%【答案】B【詳解】A．由可知，第一次人對繩子的拉力為故A正確，不符合題意B．由可知，第二次動滑輪做的有用功為故B錯誤，符合題意；C．第二次做的額外功為第二次做的總功為由可知，第二次人拉繩子的功率為故C正確，不符合題意；D．第一次動滑輪做的有用功為第一次做的額外功為第一次做的總功為第一次動滑輪的機械效率為故D正確，不符合題意。故選B。3．（2023·重慶大足·統(tǒng)考模擬預測）用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率與的關系，改變，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出與的關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）A．此滑輪組動滑輪的重力為5NB．當時，滑輪組機械效率為C．當時，彈簧測力計的示數(shù)是7ND．隨的增大而增大，最終將達到100%【答案】C【詳解】A．不計繩重和摩擦，當G=12N時，η=80%，滑輪組機械效率為即G動=3N故A錯誤；B．不計繩重和摩擦，當G物=4N時，此時滑輪組的機械效率故B錯誤；C．不計繩重和摩擦，由圖可知，滑輪組的動滑輪繞3段繩，當時，彈簧測力計的示數(shù)故C正確；D．由圖像可知，同一滑輪組η隨G物的增大而增大，由題意可知，不計繩重和摩擦，使用滑輪組時，克服物重的同時，不可避免地要克服動滑輪重做額外功，所以總功一定大于有用功，機械效率一定小于1，不能達到100%，故D錯誤。故選C。4．（2023·陜西咸陽·統(tǒng)考一模）我國南方地區(qū)經(jīng)常因多輪強降雨造成多地發(fā)生較重的洪澇災害。抗洪搶險小分隊成員在一次行動中需要幫老百姓把一個質(zhì)量為240kg的重物搬到2m高的車上，他們用5m的長木板搭了一個斜面（如圖所示），用1200N的力花了5min將重物勻速推到車上，關于此簡易斜面裝置，下列說法中正確的是（）A．他們對重物做了6000J的功B．他們做功的功率為16WC．此次簡易斜面裝置的機械效率為50%D．斜面是一種省功機械【答案】A【詳解】A．他們對重物做的功（即推力做的總功）故A正確；B．做功的功率為故B錯誤；C．重物的重力對重物做的有用功斜面裝置的機械效率故C錯誤；D．根據(jù)功的原理可知，使用任何機械都不省功，故D錯誤。故選A。二、填空題5．（2023·甘肅蘭州·統(tǒng)考一模）如圖所示的滑輪組在拉力F的作用下，物體A以0.1m/s的速度勻速直線運動了5s。物體A受到的摩擦力為4.2N，彈簧測力計示數(shù)為2N，不計繩、彈簧測力計和滑輪重，則繩子自由端移動的距離為__________m，拉大力F的功率為__________W，滑輪組的機械效率為__________?！敬鸢浮?.5；0.6；70%【詳解】[1]從圖中可知n＝3，繩子自由端的速度v＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s繩子自由端移動的距離s＝vt＝0.3m/s×5s＝1.5m[2]不計繩、彈簧測力計和滑輪重，彈簧測力計示數(shù)為2N，則拉力為2N，根據(jù)可知拉力F的功率P＝Fv＝2N×0.3m/s＝0.6W[3]滑輪組的機械效率6．（2023·江蘇南京·校聯(lián)考模擬預測）如圖-1所示，將一個長為1m、質(zhì)量為50kg的長方體箱子沿著長為s=3m的斜面推到高為h=1.8m的車廂中的A處，推動箱子的s-t圖像如圖-2所示，所用推力如圖-3所示，則整個過程中箱子的平均速度為____________m/s；物體在斜面上運動時所受摩擦力為____________N；在斜面上推動箱子的機械效率為____________；在車廂里推動箱子時，推力的功率為____________W?！敬鸢浮?.3；106；73.5；60【詳解】[1]由圖-2可知，整個過程中箱子移動的距離為6m，所用時間為20s，則整個過程中箱子的平均速度為[2]箱子在斜面上運動時，推動箱子做的有用功為由圖-3可知，箱子在斜面上運動時，所用推力為400N，推動箱子做的總功為則箱子在斜面上運動時，推動箱子運動做的額外功為根據(jù)可得，物體在斜面上運動時所受摩擦力為[3]在斜面上推動箱子的機械效率為[4]由圖-3可知，在車廂里推動箱子時，所用推力為F′=100N，所用的時間為由圖-2可知，在車廂里推動箱子時，箱子移動的距離為則推力的功率為7．（2023·黑龍江綏化·?？家荒＃┤鐖D所示的固定斜面，長8m，傾角為30°，木箱質(zhì)量為15kg，某同學用100N的推力F沿斜面向上推木箱，他用10s的時間將木箱沿斜面勻速從底端運動到頂端，則克服木箱重力所做功的大小為______J，斜面的機械效率為______%，斜面上的摩擦力大小為______N?！敬鸢浮?00；75；25【詳解】[1]在直角三角形中，30°角所對直角邊等于斜邊的一半，則斜面高木箱克服重力所做功，即有用功[2]推力做的總功斜面的機械效率[3]斜面對木箱的支持力方向垂直斜面向上，木箱沿斜面移動方向與支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功為0J；克服摩擦力做的額外功摩擦力為8．（2023·陜西西安·?？寄M預測）如圖，小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，圖甲中的滑輪為___________，用乙圖中的滑輪可以___________，用甲滑輪所做的有用功為W1，機械效率η1；用乙滑輪所做的有用功為W2，機械效率為η2，若不計繩重與摩擦，則W1___________W2，η1___________η2（均填“大于”“小于”或“等于”）?！敬鸢浮慷ɑ?；省力；等于；大于【詳解】[1][2]由圖可知甲是定滑輪，定滑輪的特點是可以改變力的方向；乙是動滑輪，動滑輪的特點是可以省力。[3][4]因為小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，所以兩種情況的有用功相同；當有用功一定時，甲中所做的總功為對一桶沙所做的功，利用機械時做的額外功越少，則總功就越少，機械效率就越高；又因為乙是動滑輪，乙中所做的總功還要加上對動滑輪所做的功，利用乙滑輪做的額外功多，則總功越多，機械效率越低。即W1等于W2，η1大于η2。三、計算題9．（2022·四川資陽·統(tǒng)考中考真題）我國第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要明確提出，要推進以縣城為重要載體的城鎮(zhèn)化建設，加快推進公共服務、環(huán)境衛(wèi)生、市政公用、產(chǎn)業(yè)配套等設施提級擴能，增強綜合承載能力和治理能力。隨著近期疫情防控形勢的好轉(zhuǎn)，各類基礎設施建設正如火如荼的展開。如圖所示，一建筑工人欲通過滑輪組向高的三樓陽臺上運送建筑材料，已知滑輪組的定滑輪固定在三樓陽臺上面的天花板外緣。若工人用的力拉繩子，將重為的建材在內(nèi)勻速豎直的由地面提升到三樓陽臺上，不計建材和滑輪組長度，忽略繩的重量及繩與滑輪間、滑輪與輪軸間的摩擦，g取，求：（1）工人拉力F的功率P；（2）滑輪組裝置的機械效率η（結(jié)果保留2位小數(shù)）；（3）滑輪組中動滑輪的質(zhì)量m?！敬鸢浮浚?）216W；（2）97.22%；（3）4kg【詳解】解：（1）由圖可知繩子自由端移動的距離拉力做的總功工人拉力的功率為（2）有用功為滑輪組的機械效率（3）不計繩重和摩擦則動滑輪的重力由知動滑輪的質(zhì)量為答：（1）工人拉力的功率為216W；（2）滑輪組裝置的機械效率為；（3）滑輪組中動滑輪的質(zhì)量為。10．（2022·江蘇常州·統(tǒng)考中考真題）2022年4月，一頭質(zhì)量為180kg的海豚在昌江棋子灣受傷擱淺，被救援人員送至科研基地治療。救援過程中，利用如圖所示的滑輪組，在40s時間內(nèi)，救援人員用500N的拉力拉動繩端，把輕質(zhì)布兜內(nèi)的海豚沿豎直方向勻速提升2m。g取10N/kg，問，此過程中：（1）滑輪組對海豚做的有用功有多大？（2）拉力做功的功率有多大？（3）滑輪組的機械效率有多大？【答案】（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%【詳解】解：（1）質(zhì)量為180kg的海豚，被勻速提升2m，所以滑輪組對海豚做的有用功（2）由滑輪組可知，動滑輪上繩子根數(shù)n=4，繩子拉的距離s=4×2m=8m拉力做功拉力做功的功率（3）滑輪組的機械效率答：（1）滑輪組對海豚做的有用功為3.6×103J；（2）拉力做功的功率為100W；（3）滑輪組的機械效率為90%。11．（2022·貴州黔東南·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，是某工作隊用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長為1m，密度為2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升2m。忽略繩重、繩與滑輪的摩擦和滑輪與軸的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物體M上升后，還未露出水面時受到的浮力；（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面受到水的壓力；（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機械效率。【答案】（1）；（2）；（3）80%【詳解】解：（1）物體還未露出水面時，排開液體體積還未露出水面時受到的浮力（2）物體M上表面在水面下0.2m時，它的下表面處水的深度它的下表面受到水的壓強它的下表面受到水的壓力（3）物體M的重力此滑輪組的機械效率答：（1）還未露出水面時受到的浮力為；（2）它的下表面受到水的壓力為；（3）此滑輪組的機械效率為80%。12．（2021·山東棗莊·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，工人師傅用150N的拉力，使重為1000N的物體以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做勻速直線運動，已知物體在運動時受到地面的摩擦力為物重的0.2倍。不計繩重及繩與滑輪、滑輪與軸之間的摩擦。求：（1）工人師傅拉力的功率；（2）動滑輪的重；（3）若物重增大到2000N，則滑輪組的機械效率是多少？【答案】（1）60W；（2）100N；（3）80％【詳解】解：（1）該滑輪組動滑輪上有兩段繩子承載，整個過程克服摩擦力做功。繩端移動的速度拉力做功的功率（2）根據(jù)F=，動滑輪重力為G動=nF-f=nF-0.2G=2×150N-0.2×1000N=100N（3）若物重增大到2000N，則此時物體與地面之間的摩擦力繩端拉力滑輪組的機械效率答：（1）工人師傅拉力的功率為60W；（2）動滑輪重力為100N；（3）滑輪組的機械效率為80％。13．（2020·貴州畢節(jié)·統(tǒng)考中考真題）質(zhì)量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓，滑輪組的機械效率隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機械中摩擦力及繩重忽略不計，（g＝10N/kg）。問：(1)若工人在1min內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m，作用在鋼繩上的拉力為400N，拉力的功率是多大；(2)動滑輪受到的重力；(3)該工人豎直向下拉繩子自由端運送貨物時，若要工人不被拉離地面