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1、2019中考物理机械效率题目复习策略 一、竖直拉升物体滑轮组效率 例题1（2017北京）图 1是用滑轮组提升建筑材料 A 的示意图，在竖直向下的拉力 F 作用下，使重 900N 的建筑材料 A 在 5s 的时间里，匀速竖直上升了 1m，绳自由端匀速竖直向下移动了 2m。 在这个过程中，拉力 F 为 500N，滑轮组的机械效率为 ，拉力 F 做功的功率为 P。 求：（1）滑轮组的机械效率 ；（2）拉力 F 的功率 P。解析：（1） （2） 答：（1）滑轮组的机械效率是90% （2）拉力 F 的功率 是200W。 例题2（2017河北）用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图2所示的甲、乙两个滑轮组，在
2、绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法正确的是（）A两个滑轮组的机械效率可能相等BF1一定大于F2C每个滑轮重为D甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等解析：由图2可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳和木板的重，设每个动滑轮重力是G动。 当将重力为G的物体匀速提升h，两滑轮组的机械效率分别为： 因此，甲乙，故A选项错误。由图2可知，甲滑轮组由两段绳子承担，n甲=2。乙滑轮组由四段绳子承担，n乙=4，不计摩擦、绳和木板的重，则两滑轮组绳子的拉力分别为：F1=（G+G动），F2=（G+2G动），所
3、以，F1F2，故B选项正确。由于，可得动滑轮的重力是，故C选项正确。甲、乙将重物提升相同的高度h，则F1与F2的功率分别为：，。因t甲和t乙的关系不确定，所以，F1与F2的功率可能相等，故D选项正确。答：选项B、C、D正确。 二、水平方向拉物体滑轮组的效率例题3（2017郴州）利用如图3所示的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：（1）货物A在10 s内移动的距离。（2）这个过程中拉力F的功率。（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。解析：（1）根据v=可知货物A在10 s内移动的距离：sA=vAt=0.
4、1m/s10s=1m。（2）由图3可知，动滑轮上绳子的段数是：n=2，绳子自由端移动的速度：v绳=nvA=20.1m/s=0.2m/s。拉力的功率是，。（3） 由，可以得摩擦力是：f=2F=275%1000N=1500N。答：（1）货物A在10 s内移动的距离为1m；（2）这个过程中拉力F的功率200W；（3）水平地面对货物A的摩擦力大小1500N。三、水中提升物体滑轮组的效率 例题4（2017衡阳）如图4所示是某型起吊装置示意图。在某次打捞过程中，使用该装置将质量为4.8103kg的水中物体A在10s内匀速竖直吊起1m高（物体A未露出水面），电动机工作电压为380V，工作电流为50A，电动机
5、对钢绳的拉力F1为1.9104N，滑轮组的机械效率为50%，已知水的密度为1.0103kg/m3。求：（1）电动机在10s内消耗的电能；（2）钢绳拉力F1在10秒内做的功；（3）物体A所受拉力F2的大小；（4）物体A的密度。 解析：（1）（2） 动滑轮上有4段绳子承担，物体A吊起h=1m，F1为的作用点移动。 （3）物体A未露出水面，滑轮组对物体做的有用功应等于滑轮组拉物体的力F2乘以在拉力F2方向上移动的距离h,即W有F2h。，（4） 由于物体A匀速上升，因此有， 物体A的体积是， 物体A的密度是，答：（1）（2）（3）（4）例题5（2017滨州）把一棱长为10cm，质量为8kg的正方体实心
6、金属块，放入水平放置装水的平底圆柱形容器中。如图5甲所示，金属块下沉后静止在容器底部（金属块与容器底部并未紧密接触），水的密度是1.0103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）金属块的密度；（2）金属块受到的浮力；（3）金属块对容器底部的压强；（4）若用图5乙所示的滑轮组，把金属块在水中匀速提升30cm（金属块未露出水面，忽略水对物体的阻力），此过程滑轮组的机械效率为70%，那么绳子自由端的拉力F大小是多少？解析：（1）金属块体积：V=l3=(10cm)3=1000cm3=110-3m3 金属块的密度：=8103kg/m3 （2）由于金属块全部浸没入水中，则V排=V=110-3m3 根据阿
7、基米德原理：F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg110-3m3=10N（3）金属块静止在容器底部，则其对容器底部的压力等于金属块受到的支持力： 则 F压=F支=G-F浮=mg-F浮=8kg10N/kg-10N=70N 受力面积S=l2=(10cm)2=100cm2=110-2m2 金属块对容器底部的压强 P= （4）滑轮组提升物体的力F拉=G-F浮=mg-F浮=8kg10N/kg-10N=70N h=30cm=0.3m，此滑轮组由两段绳子承担s=2h=20.3m=0.6m 答：（1）110-3m3 （2）10N （3）7103Pa (4)50N 四、斜面推拉机械效率 例题6（20
8、17潍坊）如图6所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求：（1）该过程拉力F做的功；（2）该装置的机械效率；（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。 解析：（1）（2）（3） 答：（1）225J （2）66.7% （3）50N 五、图像相关的机械效率例题7（2017襄阳）质量为60kg的工人用如图7甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图7乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）来源:Z,xx,k.Com（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 。（2）
9、若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。（3）求动滑轮受到的重力。（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？解析：（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。（2）由图7可知，动滑轮由3段绳子承担，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=36m=18m。拉力做的功：W=Fs=400N18m=7200J，拉力的功率：（3）由图7乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的
10、机械效率：，（4）已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：FMAX=G人=m人g=60kg10N/kg=600N，由可得，提升的最大物重：则滑轮组的最大机械效率：答：（1）物重（或动滑轮重）；（2）120W（3）200N；（4）88.9%.例题8（2017青岛）小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。请画出与解题过程相应的受力分析示意图。(1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？(2)如图8甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图8乙所示的滑
11、轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？(3)小雨用图8乙所示的滑轮组，将另一密度为1.5103kg/m3的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图象如图8丙所示。已知F2与F1之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为 75%。求液体密度是多少？解析：（1）（2） 设每个滑轮重为G动，图8甲所示的滑轮组由3段绳子承担，对图8甲动滑轮和物体A整体受力分析如图9所示，则有 小雨做的功等于克服物体A和动滑轮重做的功，即（3） 图8乙所示的滑轮组由4段绳子承担，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为 75%，则有，设物体B浸没在某液体中受到的浮力为F浮。
12、由图8乙和丙可知，当物体B浸没在某液体中时， 对物体B和动滑轮整体受力分析有，当物体B离开某液体时， 对物体B和动滑轮整体受力分析有，所以，浮力为：根据阿基米得原理有，液体密度是，答：（1）500N （2）1200J （3）1103kg/m3六、机械效率与电学综合题例题9（2017威海）图10甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时50s，已知每层楼的高度为3m。小明重600N轿厢重5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此过程，解答下列问题。（1）拉力F的功率为多大？
13、（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少？（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为6V，保护电阻R2=100，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700N，该电梯最多可以乘载多少人？解析：（1）拉力F=（G+G轿厢）=（600N+5400N）=3000N，轿厢上升的高度h=153m=45m，拉力移动距离s=2h=245m=90m，拉力做的功W总=Fs=3000N90m=2.7105J，拉力的功率（2）滑轮提升小明做的有用功W有用=Gh=600N45m=2.7104J，动滑轮A提升小明的机械效率。（3）电路总电阻，此时压力传感器的电阻值R1=RR2=300100=200，根据图象可知此时的最大压力为9000N，电梯承载的人数=12人。答：（1）拉力F的功率为1.8104W；（2）动滑轮A提升小明的机械效率为10%；（3）该电梯最多可以乘载12人。第 11 页 共 11 页
