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1、初中物理有关“效率”计算题的解析 现代社会时时、处处讲效率，关于对效率的理解和计算是初中物理的一个重要的内容，也是中考的重要内容之一。中考时涉及这部分内容的题型也比较全面，有填空、选择、实验和计算。计算题主要考查应用机械效率的公式解决一些实际问题，并且和简单机械、功、功率、热量、燃料的热值等知识有机联系在一起，下面结合一些典型计算题对考查的要点、内容进行分析说明。一、 考查定滑轮的机械效率 例1 福州市政府投入巨资，对二环路沿街实施景观改造。施工中，一工人利用如图1所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到10m高处，沙重90N，所用的拉力是100N。求：（1）有用功是多少？（2）总功是多少？（3）定滑轮的
2、机械效率是多大？解：（1）工人的目的是把重90N的沙子匀速拉到10m高处，有用功 图1W有用 =Gh=90N10m=900J（2）绳自由端移动的距离和桶升高的距离相等，即s=10m，总功W总=Fs=100N10m=100J（3）定滑轮的机械效率=90%二、考查动滑轮的机械效率例2 如图2所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求：（1）拉力F；（2）拉力做功的功率；（3）动滑轮的机械效率.解：（1）因为动滑轮能省一半的力，且绳重和摩擦不计，拉力F=100N（2）拉力做功的功率图2P=F=100N0.1m/s=10W（3）动滑轮
3、的机械效率为=90%三、考查滑轮组的机械效率1竖直装置滑轮组例3 装卸工人用如图3所示的滑轮组匀速提升质量为100kg，所用的拉力F为550N，绳子自由端在50s内被拉下2m ，在此过程中求： 图3拉力F所做的功和功率；滑轮组的机械效率；滑轮组中动滑轮的重力；（g取10N/，不计绳重及滑轮摩擦）解：（1）拉力F所做的功W=Fs=550N2m=1100J拉力F的功率P=220W（2）由图可知，此滑轮组有2段绳承担物体，因此绳自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，即s=2h，则h=2m=1m工人做的有用功为W有用=G物h=100kg 10N/kg1m=1000J上一小题已计算出拉力做的功，这些功就
4、是总功，即W总=1100J因此滑轮组的机械效率=90.9%（3）因为此题不计绳重及滑轮摩擦，所以，动滑轮的重为G动=2FG物=2550N100kg 10N/kg =100N2水平装置滑轮组例4 一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用图4示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F是1104N，汽车沿水平方向匀速移动了4m，已知车与地面的摩擦力为24104N。求：（1）拉力F做的总功。图4（2）滑轮组的机械效率。解：（1）由图可知，此滑轮组有3股绳子通过动滑轮，所以绳端移动的距离是车通过距离的3倍，即s绳=3s车=34m=12m则拉力F做的总功为 W总=Fs绳=1104N12m=1.2105J（2）本
5、题中用滑轮组的目的是把汽车从泥坑里拖出，所以滑轮组对汽车所做的功是有用功，汽车沿水平方向匀速移动，滑轮组对汽车的拉力和地面对汽车的摩擦力相等，有用功W有用=f阻 s车=2.4104N4m=9.6104J滑轮组的机械效率为=80%四、考查斜面的机械效率例5 如图5所示。斜面长1m，高0.2m；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，那么：(1)斜面的机械效率是多少?(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?图5解：（1）把重10N的物体拉到斜面顶端即将它提高0.2m是最终的目的，有用功W有用 =Gh=10N0.2m=2J的机械效率=总功就是平行于斜面的拉力所
6、做的功，总功W总=Fs=2.5N1m=2.5J所以斜面=80%(2) 因为总功是有用功和额外功的和，额外功W额=W总W有用=2.5J2J=0.5J五、考查热机的效率例6 一辆轿车在平直的高速公路上以90km/h的速度匀速行驶了1.8km，共消耗汽油0.25kg,若此过程中轿车发动机的功率为40kW，(汽油的热值为4.6107J/kg)求：（1）轿车行驶中所受的阻力；（2）轿车发动机的效率。解析：（1）已知，=90km/h=25m/s,P=40kW=40000W，由于轿车做匀速直线运动，因此，轿车在水平方向上所受的力是平衡力，即发动机的牵引力和所受的阻力相等，f阻=F牵=1600N(2)轿车在牵
7、引力的作用下行驶了1.8km，即s=1.8km=1800m,有用机械功为W有用=Fs=1600N1800m=2.88106J轿车行驶1.8km消耗汽油0.25kg，汽油完全燃烧放出的能量是Q总=qm=4.6107J/kg0.25 kg=1.15107J因此，轿车发动机的效率为=25.04%六、考查电动机的效率例7 一台起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，如果它的电动机所做的功是3.0104J，则起重机的电动机的效率是多少?(g10Nkg)解析：起重机匀速提升重物所用的力等于物体所受的重力，即F=G=mg=0.6103kg10Nkg=6103 N起重机提升重物所做的功是有用功，W有用Gh
8、=6103 N3m=1.8104J起重机的电机所做的功是总功：W总3.0104J起重机电动机的效率是：=60%七、考查锅炉的效率例8 爱华中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25加热到100，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2103J/（kg.），无烟煤的热值是3.4107J/kg，求：锅炉的效率是多少？解析：锅炉内200kg的水吸收的热量是有效利用的热量，这些热量为Q有用=c水m水（t-t0）=4.2103J/（kg.）200kg(100-25)=6.3107J6kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是消耗的总的能量，Q总=q无烟煤m无烟煤=3.4107J/kg6kg=2.04108J
9、锅炉的效率是=30.88%八、综合考查图6 例9 如图6是一组合搬运机械，它由一个电动机和一个带有定滑轮的斜面组合而成。已知斜面长为6m、高为3m。现用该机械将一质量为0.6t的重物，从地面匀速搬运到3m高的平台，电动机消耗的电能为4.5104J，电动机输出的机械功为3.6104J。求此过程中，（1）使用该机械所做的额外功（2）该组合机械的机械效率（g取10Nkg）解析：(1)使用该装置的目的是是把质量为0.6t的重物提高3m，有用功W有用=Gh=mgh=0.61000kg10N/kg3m=1.8104J电动机消耗的电能即电流所做的功为总功，W总=4.5104J所做的额外功W额= W总W有用=
10、4.5104J1.8104J=2.7104J(2)因此， 该组合机械的机械效率=40% 九、考查太阳能热水器的效率太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器，在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R表示)为R=300J(m2s)，它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积是2m2，贮水箱中盛有0.1m3的水。求：(1)贮水箱中水的质量。(2)若在阳光下照射70min，贮水箱中的水温可升高3,此太阳能热水器的效率是多大？。水=10103kgm3，C水=42103J(kg)解：（1）贮水箱中水的质量m=水V=10103kgm3
11、0.1m3=100 kg（2）接收到的太阳能Q总=RSt= 300J(m2s) 2m27060s=2.52106J 水有效吸收的热量Q有用Cmt=42103J(kg) 100 kg3=1.26106J 太阳能热水器的效率=50%通过对以上例题的分析可以发现：效率问题涉及的考点多，范围广，综合性和应用性强。在解答有关效率的计算题时，要冷静思考，结合具体的问题情境，获得相关的有用信息，紧紧围绕机械效率的计算公式，得出正确的答案。建议同学们在复习过程中，重视基础知识，一定要掌握、理解必要的物理公式，并会据此解决实际问题。只有夯实基础，举一反三，才能熟练而正确的解决有关效率的计算题。下面附几道典型的计
12、算题你看一看，练一练：一主要公式：1. 速度的公式：v2. 计算密度的大小： 利用公式（或者；液）3. 压强的计算：利用公式P= 液体压强公式：p =gh 4. 浮力的计算：利用公式GF液g V排G物5. 功的计算，利用公式WFS6. 功率的计算，利用公式P（=） P=Fv7.机械效率的计算，利用公式：100%8. 杠杆的平衡条件:F1L1=F2L29. 燃料燃烧放热计算公式：Q=mq或Q=qv10.热量计算公式：Q吸=cm(t-t0) Q放=cm(t0-t) QCmt1.太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器，在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R表示)为R=300J
13、(m2s)，它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积是1.5m2，贮水箱中盛有0.1m3的水。求：(1)贮水箱中水的质量。(2)若在阳光下照射70min，所接收到的太阳能全部用来加热水，贮水箱中的水温可升高多少度。水=10103kgm3，C水=42103J(kg)2.某海军潜艇在水面匀速下潜时,潜艇质量和水舱中海水质量之和为2.06106kg,当其下潜到300m深度时,海军战士用压缩空气把部分海水压出水舱,当6104kg的海水被压出水舱后,潜艇漂浮在水面(海水密度为1.03103kg/m3)1）在海面下300m处海水对潜艇的压强是多少?2
14、）当潜艇漂浮在水面时它排开海水重量是多少？3）潜艇浸没在海水时受到的浮力是多少？排开海水的体积是多少?3.某快艇使用的汽油热值约为4.6107J/kg，密度约为0.7103kg/m3，油箱容积50L，它在水中匀速航行时所受的阻力f=1400N，试求：(1)如果把油箱装满，则汽油的质量是多少？(2)若快艇匀速行驶46km，则牵引力所做的功是多少？(3)若快艇匀速行驶46km耗油8L，则发动机的效率为多少？4、在全面建设小康社会的热潮中，资阳市在各地农村开展了“改善农田，整理土地”的活动，其中推土机发挥了重要作用。如图所示是TY160型履带式推土机，其发动机额定功率为120kW,质量为1.5x104kg，每条履带与地面的接触面积为1.25m2。取g=10N/kg，求：（1)推土机对水平地面的压强； (2)当推土机以额定功率进行推土作业时，在平直的场地上以5.4 km/h的速度匀速前进了15 m，求推土机所做的功及受到的阻力。 (3)若推土机以额定功率经过10s把一块质量为6.0x103kg的石块沿斜坡推到高5m的山坡上，则推土机的效率为多少？5汽车出现故障后，需要进行维修小明家的汽车发动机在维修时，工人师傅要用一个滑轮组
