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2021年中考物理三轮冲刺过关 专题13 解决机械效率计算类难点问题思维技巧（学生版）
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这是一份2021年中考物理三轮冲刺过关 专题13 解决机械效率计算类难点问题思维技巧（学生版），共8页。
解决专题问题策略
知识点1：用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用=Gh
(2)总功W总=Fs
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4) s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (G / nF ) ×100％
知识点2：用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用= fs2
(2)总功W总= F s1
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4)s1= ns2
其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (fs2/ F s1) ×100％
知识点3：以斜面为载体，计算机械效率等相关问题
以斜面为载体的综合计算题，考查的知识点一般包括斜面的机械效率；速度公式及其应用；功率的计算．在解题时会用到速度公式v=s/t，功率P=Fv，根据W=Gh求出有用功，推力做的功W=Fs即总功，然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率．
a.用斜面提升物体的模型图
b. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法
(1)有用功W有用= Gh
(2)总功W总= F s
(3)额外功W额外=W总—W有用
其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。
c. 斜面机械效率的求解
(1)用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。
(2)斜面机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (Gh / F s) ×100％
中考典型例题解析
【例题1】(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
【例题2】(2021福建二模)如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N。则小张推木箱做功大小为________J,这个过程中，斜面的机械效率大小为_____(结果保留一位小数)。
【例题3】(2020黑龙江龙东农垦森工)如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
(1)物体上升的高度；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)拉力的功率。
临门一脚预测练
一、选择题
1．(2021衡阳模拟)如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则( )
A．箱子的重力势能增大
B．动滑轮的重力为100 N
C．工人施加的拉力做的功为300 J
D．滑轮组的机械效率为66.7%
2.(2020四川南充)如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦)，B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是( )
A. B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力
B. 拉力F的大小为4N
C. 拉力F的功率为3.6W
D. B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
3.(2021深圳二模)如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离是6m B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W D．滑轮组的机械效率是80％
4．(2020湖南衡阳)近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面(如图所示)。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是( )
A．他对重物做了4800J的功
B．他做功的功率为16W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种省力杠杆
二、填空题
5．(2021江西二模)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是 J，滑轮组的机械效率是 ，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将 (变大/变小/不变)。
6．(2020齐齐哈尔)小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
7.(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
8.(2020贵州黔西南)如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1______F2，机械效率ηA______ηB。(填“>”“=”或“<”)
9.(2020四川南充)如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为________N，斜面的机械效率为________。
10．(2021四川达州模拟)救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg)在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为 J，整个装置的机械效率为 ，小车A与斜面间的摩擦力大小为 N．
三、综合计算题
11.(2020甘肃天水)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，(不计绳重和摩擦，g＝10N/kg)。求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
12.如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面)，在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：
(1)司机师傅的拉力为多大？(2)滑轮组的机械效率是多少？
13.(2021湖北荆州二模)为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：
(1)拉力F的大小；
(2)该斜面的机械效率是多少；
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
14.(2021新疆二模)如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．
试问：
(1)利用斜面搬运货物主要是为了 。
(2)货物在水平面上运动的速度为多少？
(3)水平推力做功的功率为多少？
(4)斜面的机械效率为多少？
解决专题问题策略
知识点1：用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用=Gh
(2)总功W总=Fs
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4) s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (G / nF ) ×100％
知识点2：用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用= fs2
(2)总功W总= F s1
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4)s1= ns2
其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (fs2/ F s1) ×100％
知识点3：以斜面为载体，计算机械效率等相关问题
以斜面为载体的综合计算题，考查的知识点一般包括斜面的机械效率；速度公式及其应用；功率的计算．在解题时会用到速度公式v=s/t，功率P=Fv，根据W=Gh求出有用功，推力做的功W=Fs即总功，然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率．
a.用斜面提升物体的模型图
b. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法
(1)有用功W有用= Gh
(2)总功W总= F s
(3)额外功W额外=W总—W有用
其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。
c. 斜面机械效率的求解
(1)用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。
(2)斜面机械效率公式：η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％= (Gh / F s) ×100％
中考典型例题解析
【例题1】(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
【例题2】(2021福建二模)如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N。则小张推木箱做功大小为________J,这个过程中，斜面的机械效率大小为_____(结果保留一位小数)。
【例题3】(2020黑龙江龙东农垦森工)如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
(1)物体上升的高度；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)拉力的功率。
临门一脚预测练
一、选择题
1．(2021衡阳模拟)如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则( )
A．箱子的重力势能增大
B．动滑轮的重力为100 N
C．工人施加的拉力做的功为300 J
D．滑轮组的机械效率为66.7%
2.(2020四川南充)如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦)，B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是( )
A. B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力
B. 拉力F的大小为4N
C. 拉力F的功率为3.6W
D. B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
3.(2021深圳二模)如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离是6m B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W D．滑轮组的机械效率是80％
4．(2020湖南衡阳)近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面(如图所示)。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是( )
A．他对重物做了4800J的功
B．他做功的功率为16W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种省力杠杆
二、填空题
5．(2021江西二模)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是 J，滑轮组的机械效率是 ，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将 (变大/变小/不变)。
6．(2020齐齐哈尔)小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
7.(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。
8.(2020贵州黔西南)如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1______F2，机械效率ηA______ηB。(填“>”“=”或“<”)
9.(2020四川南充)如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为________N，斜面的机械效率为________。
10．(2021四川达州模拟)救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg)在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为 J，整个装置的机械效率为 ，小车A与斜面间的摩擦力大小为 N．
三、综合计算题
11.(2020甘肃天水)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，(不计绳重和摩擦，g＝10N/kg)。求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
12.如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面)，在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：
(1)司机师傅的拉力为多大？(2)滑轮组的机械效率是多少？
13.(2021湖北荆州二模)为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：
(1)拉力F的大小；
(2)该斜面的机械效率是多少；
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
14.(2021新疆二模)如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．
试问：
(1)利用斜面搬运货物主要是为了 。
(2)货物在水平面上运动的速度为多少？
(3)水平推力做功的功率为多少？
(4)斜面的机械效率为多少？
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