2024年中考物理大一輪復(fù)習(xí)：真題解析06 機(jī)械效率da

回歸教材重難點(diǎn)06機(jī)械效率機(jī)械效率是第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械的最要內(nèi)容，通過(guò)對(duì)機(jī)械效率的講解，要求考生理解有用功、額外功、總功和機(jī)械效率的概念，掌握計(jì)算各種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率的公式和方法；知道影響機(jī)械效率大小的因素是滑輪自重、摩擦阻力等。提升考生對(duì)機(jī)械效率理解能力和應(yīng)用知識(shí)的計(jì)算能力。本考點(diǎn)是中考五星高頻考點(diǎn)，難度中等，在全國(guó)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(jì)算題。在計(jì)算題中，機(jī)械效率計(jì)算與其他計(jì)算相結(jié)合。1.機(jī)械效率（1）有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：。（2）任何機(jī)械，機(jī)械效率都不可能達(dá)到100%（3）影響因素：摩擦、機(jī)械自重及物重等。2.滑輪組的機(jī)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(dòng)物體）：（f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離）。

3.斜面的機(jī)械效率：(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)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(guān)于杠桿、滑輪組和斜面機(jī)械效率的計(jì)算方法一、單選題1．（2023·山東泰安·統(tǒng)考一模）某同學(xué)探究“影響滑輪組的機(jī)械效率的因素”，他用質(zhì)量相同的滑輪做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，并測(cè)算了各次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率（如圖），下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是（）①實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在豎直勻速拉動(dòng)時(shí)讀數(shù)②根據(jù)甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法有關(guān)③根據(jù)乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知：同一滑輪組，提升的物體越重，機(jī)械效率越高④實(shí)驗(yàn)時(shí)，換用不同裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，目的是為了減小誤差A(yù)．只有①② B．只有②④ C．只有①③ D．只有③④【答案】C【詳解】①在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)繩端拉力F時(shí)，應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)且在拉動(dòng)過(guò)程中讀數(shù)，故①正確；②甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中繩子繞法不同，提升物重相同，機(jī)械效率都是70%，因此，說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法無(wú)關(guān)，故②錯(cuò)誤；③乙、丙兩次實(shí)驗(yàn)可知用的是同一滑輪組，丙中提升的物重大，②的機(jī)械效率小于③，說(shuō)明同一滑輪組提起物重越大，機(jī)械效率越高，故③正確；④為避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，應(yīng)換用不同的裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)歸納得出普遍規(guī)律，故④錯(cuò)誤。故選C。2．（2023·北京朝陽(yáng)·統(tǒng)考一模）如圖所示，用動(dòng)滑輪把重90N的沙子從一樓地面運(yùn)上二樓地面，每層樓高3m，動(dòng)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(shí)均為10s。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．第一次人對(duì)繩子的拉力為60N B．第二次動(dòng)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(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75%【答案】B【詳解】A．由可知，第一次人對(duì)繩子的拉力為故A正確，不符合題意B．由可知，第二次動(dòng)滑輪做的有用功為故B錯(cuò)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(dòng)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(dòng)滑輪的機(jī)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(yù)測(cè)）用如圖甲所示的裝置來(lái)探究滑輪組的機(jī)械效率與的關(guān)系，改變，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出與的關(guān)系如圖乙所示，若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（）A．此滑輪組動(dòng)滑輪的重力為5NB．當(dāng)時(shí)，滑輪組機(jī)械效率為C．當(dāng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是7ND．隨的增大而增大，最終將達(dá)到100%【答案】C【詳解】A．不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)G=12N時(shí)，η=80%，滑輪組機(jī)械效率為即G動(dòng)=3N故A錯(cuò)誤；B．不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)G物=4N時(shí)，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率故B錯(cuò)誤；C．不計(jì)繩重和摩擦，由圖可知，滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩，當(dāng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)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(jì)繩重和摩擦，使用滑輪組時(shí)，克服物重的同時(shí)，不可避免地要克服動(dòng)滑輪重做額外功，所以總功一定大于有用功，機(jī)械效率一定小于1，不能達(dá)到100%，故D錯(cuò)誤。故選C。4．（2023·陜西咸陽(yáng)·統(tǒng)考一模）我國(guó)南方地區(qū)經(jīng)常因多輪強(qiáng)降雨造成多地發(fā)生較重的洪澇災(zāi)害?？购閾岆U(xiǎn)小分隊(duì)成員在一次行動(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，他們用5m的長(zhǎng)木板搭了一個(gè)斜面（如圖所示），用1200N的力花了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．他們對(duì)重物做了6000J的功B．他們做功的功率為16WC．此次簡(jiǎn)易斜面裝置的機(jī)械效率為50%D．斜面是一種省功機(jī)械【答案】A【詳解】A．他們對(duì)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(cuò)誤；C．重物的重力對(duì)重物做的有用功斜面裝置的機(jī)械效率故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)功的原理可知，使用任何機(jī)械都不省功，故D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)了5s。物體A受到的摩擦力為4.2N，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2N，不計(jì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)和滑輪重，則繩子自由端移動(dòng)的距離為_(kāi)_________m，拉大力F的功率為_(kāi)_________W，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_________?！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(dòng)的距離s＝vt＝0.3m/s×5s＝1.5m[2]不計(jì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)和滑輪重，彈簧測(cè)力計(jì)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(jī)械效率6．（2023·江蘇南京·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖-1所示，將一個(gè)長(zhǎng)為1m、質(zhì)量為50kg的長(zhǎng)方體箱子沿著長(zhǎng)為s=3m的斜面推到高為h=1.8m的車廂中的A處，推動(dòng)箱子的s-t圖像如圖-2所示，所用推力如圖-3所示，則整個(gè)過(guò)程中箱子的平均速度為_(kāi)___________m/s；物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力為_(kāi)___________N；在斜面上推動(dòng)箱子的機(jī)械效率為_(kāi)___________；在車廂里推動(dòng)箱子時(shí)，推力的功率為_(kāi)___________W。【答案】0.3；106；73.5；60【詳解】[1]由圖-2可知，整個(gè)過(guò)程中箱子移動(dòng)的距離為6m，所用時(shí)間為20s，則整個(gè)過(guò)程中箱子的平均速度為[2]箱子在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)箱子做的有用功為由圖-3可知，箱子在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所用推力為400N，推動(dòng)箱子做的總功為則箱子在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)箱子運(yùn)動(dòng)做的額外功為根據(jù)可得，物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力為[3]在斜面上推動(dòng)箱子的機(jī)械效率為[4]由圖-3可知，在車廂里推動(dòng)箱子時(shí)，所用推力為F′=100N，所用的時(shí)間為由圖-2可知，在車廂里推動(dòng)箱子時(shí)，箱子移動(dòng)的距離為則推力的功率為7．（2023·黑龍江綏化·校考一模）如圖所示的固定斜面，長(zhǎng)8m，傾角為30°，木箱質(zhì)量為15kg，某同學(xué)用100N的推力F沿斜面向上推木箱，他用10s的時(shí)間將木箱沿斜面勻速?gòu)牡锥诉\(yùn)動(dòng)到頂端，則克服木箱重力所做功的大小為_(kāi)_____J，斜面的機(jī)械效率為_(kāi)_____%，斜面上的摩擦力大小為_(kāi)_____N。【答案】600；75；25【詳解】[1]在直角三角形中，30°角所對(duì)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(jī)械效率[3]斜面對(duì)木箱的支持力方向垂直斜面向上，木箱沿斜面移動(dòng)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(yù)測(cè)）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_(kāi)__________，用乙圖中的滑輪可以___________，用甲滑輪所做的有用功為W1，機(jī)械效率η1；用乙滑輪所做的有用功為W2，機(jī)械效率為η2，若不計(jì)繩重與摩擦，則W1___________W2，η1___________η2（均填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】定滑輪；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(diǎn)是可以改變力的方向；乙是動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪的特點(diǎn)是可以省力。[3][4]因?yàn)樾∶鞣謩e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(dāng)有用功一定時(shí)，甲中所做的總功為對(duì)一桶沙所做的功，利用機(jī)械時(shí)做的額外功越少，則總功就越少，機(jī)械效率就越高；又因?yàn)橐沂莿?dòng)滑輪，乙中所做的總功還要加上對(duì)動(dòng)滑輪所做的功，利用乙滑輪做的額外功多，則總功越多，機(jī)械效率越低。即W1等于W2，η1大于η2。三、計(jì)算題9．（2022·四川資陽(yáng)·統(tǒng)考中考真題）我國(guó)第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要明確提出，要推進(jìn)以縣城為重要載體的城鎮(zhèn)化建設(shè)，加快推進(jìn)公共服務(wù)、環(huán)境衛(wèi)生、市政公用、產(chǎn)業(yè)配套等設(shè)施提級(jí)擴(kuò)能，增強(qiáng)綜合承載能力和治理能力。隨著近期疫情防控形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正如火如荼的展開(kāi)。如圖所示，一建筑工人欲通過(guò)滑輪組向高的三樓陽(yáng)臺(tái)上運(yùn)送建筑材料，已知滑輪組的定滑輪固定在三樓陽(yáng)臺(tái)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(yáng)臺(tái)上，不計(jì)建材和滑輪組長(zhǎng)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(jī)械效率η（結(jié)果保留2位小數(shù)）；（3）滑輪組中動(dòng)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(dòng)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(jī)械效率（3）不計(jì)繩重和摩擦則動(dòng)滑輪的重力由知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為答：（1）工人拉力的功率為216W；（2）滑輪組裝置的機(jī)械效率為；（3）滑輪組中動(dòng)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(guò)程中，利用如圖所示的滑輪組，在40s時(shí)間內(nèi)，救援人員用500N的拉力拉動(dòng)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(wèn)，此過(guò)程中：（1）滑輪組對(duì)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(jī)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(duì)海豚做的有用功（2）由滑輪組可知，動(dòng)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(jī)械效率答：（1）滑輪組對(duì)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(jī)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(duì)用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長(zhǎng)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(shí)受到的浮力；（2）物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，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(jī)械效率。【答案】（1）；（2）；（3）80%【詳解】解：（1）物體還未露出水面時(shí)，排開(kāi)液體體積還未露出水面時(shí)受到的浮力（2）物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面處水的深度它的下表面受到水的壓強(qiáng)它的下表面受到水的壓力（3）物體M的重力此滑輪組的機(jī)械效率答：（1）還未露出水面時(shí)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(jī)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(yùn)動(dòng)，已知物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.2倍。不計(jì)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(dòng)滑輪的重；（3）若物重增大到2000N，則滑輪組的機(jī)械效率是多少？【答案】（1）60W；（2）100N；（3）80％【詳解】解：（1）該滑輪組動(dòng)滑輪上有兩段繩子承載，整個(gè)過(guò)程克服摩擦力做功。繩端移動(dòng)的速度拉力做功的功率（2）根據(jù)F=，動(dòng)滑輪重力為G動(dòng)=nF-f=nF-0.2G=2×150N-0.2×1000N=100N（3）若物重增大到2000N，則此時(shí)物體與地面之間的摩擦力繩端拉力滑輪組的機(jī)械效率答：（1）工人師傅拉力的功率為60W；（2）動(dòng)滑輪重力為100N；（3）滑輪組的機(jī)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(yùn)送貨物上樓，滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，（g＝10N/kg）。問(wèn)：(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(dòng)滑輪受到的重力；(3)該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，若要工人不被拉離地面