2025年中考物理臨考解題技法訓(xùn)練：機(jī)械效率（方法與技巧）（解析版）

專題15機(jī)械效率

功率和機(jī)械效率有何不同？

【方法技巧】這兩個(gè)物理量是從不同方面反映機(jī)械性能的。它們之間沒有必然的聯(lián)系。功率大表示機(jī)

械做功快；機(jī)械效率高表示機(jī)械對(duì)總功的利用率高。功率大的機(jī)械不一定機(jī)械效率高，例如內(nèi)燃機(jī)車功

率可以達(dá)到幾千千瓦，但效率只有30%?40%,反之，機(jī)械效率高的機(jī)械功率不一定大。例如，安裝在兒

童玩具汽車?yán)锏碾妱?dòng)機(jī)效率可達(dá)80%,但功率卻只有幾瓦特。

【典例剖析】下列說法正確的是（）

A.機(jī)械效率可以大于100%B.做功越多的機(jī)械，其功率一定越大

C.我國(guó)三峽船閘利用了連通器原理D.只要有動(dòng)能和勢(shì)能的變化，機(jī)械能就一定守恒

【答案】C

【解析】

A.只要使用機(jī)械，就要做無(wú)用功，因此機(jī)械效率不可能達(dá)到100%,更不會(huì)大于100%,故A錯(cuò)誤；

B.功率是功和時(shí)間的比值P=±w，做功越多的機(jī)械，時(shí)間不確定，其功率不一定越大，故B錯(cuò)誤；

t

C.我國(guó)三峽船閘利用了連通器原理，是世界上最大的人造連通器，故C正確；

D.物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能是守恒的，故D錯(cuò)誤。

故選C。

--如何理解機(jī)械效率具有“可變性”？

【方法技巧】由公式〃=丘=—上一可知，如果該機(jī)械的額外功（少額）一定，有用功（少有）越

%%+亞額

大，機(jī)械效率（〃）越高，比如用同一個(gè)滑輪組把一塊巨石和一個(gè)乒乓球提起相同的高度，前者的機(jī)械效

率高，由此可見對(duì)同一個(gè)機(jī)械，它的機(jī)械效率是可變的，而不是某一確定值。

【典例剖析】

用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)物體A,使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng)10s,己知物體A重

500N,物體A受到的摩擦力為120N,拉力F的功率為30W,下列說法正確的是（）

A.繩子自由端移動(dòng)的距離為2m

B.克服物體A與地面間摩擦力做的功是額外功

C.滑輪組的機(jī)械效率為80%

D.相同情況下，若用該滑輪組勻速拉動(dòng)質(zhì)量更大的物體B,滑輪組的機(jī)械效率不變

【答案】C

【解析】

A.由題意可知，物體移動(dòng)的距離

5=vZ=0.2m/sx10s=2m

動(dòng)滑輪上有三股繩，繩端移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的3倍，所以繩端移動(dòng)的距離為6m,故A錯(cuò)誤;

B.克服物體A與地面的摩擦力所做的功為有用功，不是額外功，故B錯(cuò)誤；

C.由題意及前面分析可知，有用功為

W有=/k=120Nx2m=240J

總功為拉力所做的功，由功率計(jì)算公式變形可知總功為

%=P，=30WX10S=300J

%_240J

=80%

〃=匝一300」

故C正確;

D.相同情況下，若用該滑輪組勻速拉動(dòng)質(zhì)量更大的物體時(shí)，物體與地面的摩擦力增大，有用功增大，而

系統(tǒng)的額外功不變，有用功占總功的比值增大，滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)該增大，故D錯(cuò)誤。

故選C。

=.如何計(jì)算有用功？

【方法技巧】求解有用功的關(guān)鍵是明確人們使用機(jī)械的目的是什么，為了達(dá)到目的所做的那部分“目的

功,,就是有用功。有用功的大小等效于為了達(dá)到目的而直接用手對(duì)物體做的功。

如對(duì)于圖甲、乙兩圖的目的是提升物體升高〃高度。因此，為了達(dá)到目的必須克服物重所做的功就是有

用功，即少有=G/?。對(duì)于圖丙圖來說，利用滑輪組的目的是水平移動(dòng)物體一段距離（s）o因此，為了達(dá)到

目的必須克服摩擦阻力/所做的功就是有用功，即W^=fso

【典例剖析】

1.如圖所示，斜面長(zhǎng)s為1.2m,高為0.3m,現(xiàn)將重為16N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端用時(shí)

2s,若拉力所做的功為6J。則下列說法正確的是（）

①拉力為5N

②拉力的功率為3W

③拉力所做的額外功為1.5J

④提升物體所做的有用功為5J

A.①②B.①③C.②③D.①④

【答案】A

【解析】

①由W=Fs可得拉力

T"=5N

s1.2m

故①正確；

P上

②由t可得，拉力的功率為

p=—=3W

2s

故②正確；

③④由題意可知，有用功為克服重力所做的功，由少=網(wǎng)得

%=G〃=16NxO.3m=4.8J

由得痣少一%得

%=6J-4.8J=1.2J

故③④錯(cuò)誤。

故選Ao

2.如圖所示的滑輪組，用尸=30N的拉力，拉動(dòng)水平地面上重為300N的物體，使物體勻速前進(jìn)了2m.物體

和地面之間的摩擦力為45N,在此過程中，下列說法正確的是

①拉力做的功是120J②繩子自由端移動(dòng)的距離是2m③滑輪組的機(jī)械效率是75%

@A點(diǎn)受到的拉力為300N

A.①④B.②③

C.①③D.③④

【答案】C

【解析】

①②.由圖可知，/2,則繩子自由端移動(dòng)的距離：

s繩=2s物=2x2m=4m；故②錯(cuò)誤；

拉力做的功：

，廣網(wǎng)繩=30Nx4m=120J；故①正確；

③.克服物體和地面之間的摩擦力做的功為有用功，則有用功：

W有=%崩45Nx2m=90J,

滑輪組的機(jī)械效率：

〃=叁x100%=x100%=75%

除DOJ故③正確；

?.因物體在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)/處繩子的拉力與物體受到的摩擦力是一對(duì)平衡力，所以,

4點(diǎn)受到的拉力：K4=^45N；故④錯(cuò)誤；

故ABD錯(cuò)誤，C正確。

四.如何進(jìn)行有關(guān)功'功率'機(jī)械效率的綜合計(jì)算？

【方法技巧】（1）首先明晰三者的物理意義與公式關(guān)系：

①三者之間的關(guān)系:

②三者的公式關(guān)系:

叫湘=臬一用［n〃=%用=〃=監(jiān)用

Wa=P^t%Pa

③功率與速度、牽引力的關(guān)系:

機(jī)械中的功率：

￡2用=Gv物（水平放置滑輪：鳥用=外物）

、‘總=尸打（水平放置滑輪：，總=尸4=尸爪物）

（2）審題挖掘隱含條件。

對(duì)于滑輪組來說，若已知物體移動(dòng)的距離或速度，可根據(jù)承擔(dān)物重或承擔(dān)水平摩擦力的繩子段數(shù)〃計(jì)算出

繩子自由端移動(dòng)的距離或速度。即S繩=7/物；VF=2VG。若不計(jì)摩擦或繩重，表明額外功是由于克服動(dòng)滑輪

的重產(chǎn)生的，此時(shí)額外功的大小為：少額外=G動(dòng)瓦

（3）選擇合適的公式表達(dá)出有用功、總功并明晰額外功產(chǎn)生的原因，然后根據(jù)已知條件表示出機(jī)械效

率、功率的公式并進(jìn)行展開和合理簡(jiǎn)化消元。

如根據(jù)使用機(jī)械的目的有用功的表達(dá)式有：

①利用滑輪組豎直提升重物時(shí)，要克服物重做功，W^=Gh；

②利用滑輪組水平方向勻速移動(dòng)物體時(shí)，要克服水平面的摩擦阻力做功，少有市。

③利用滑輪組豎直提升浸沒在水中的重物時(shí)，要克服物體在水中的重做功，印有=（G-F?。┦?/p>

相應(yīng)的總功表達(dá)式有：

①已知少有、少額時(shí)，平總=少有+少額；

②已知尸和S時(shí)，印總=Fs；

③已知〃、少有時(shí)，降="；

④已知P和/時(shí)，少總=7%在涉及功的題目中，可根據(jù)實(shí)際情況選用合適的公式做靈活處理。

根據(jù)有用功和總功的表達(dá)式及已知條件，機(jī)械效率表達(dá)式有：

①利用滑輪組提升物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率可表示為：

I萬(wàn)能公式

/用_G〃_Gh_G

//————

%、FsFnhFn

n忽略繩重和摩擦

一一用%用GhG1

%叫用+%頁(yè)Gh+G*G+G動(dòng)I+生

G

②利用滑輪組水平勻速移動(dòng)物體時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率可表示為

“一上一工

//———

用總、FnsnF

③斜面的機(jī)械效率可表示為

二股用二Gh或叫用二叫用二Gh

%,Fl'"%囁用+%Gh+fl

(4)最后根據(jù)已知條件代入公式求出未知量。

【典例剖析】

1.在斜面上將一個(gè)質(zhì)量為5kg的物體勻速拉到高處，如圖所示,沿斜面向上的拉力為40N,斜面長(zhǎng)2m、高1

m,把重物直接提升h所做的功作為有用功(g取10N/kg),下列說法正確的是

A.物體只受重力、拉力和摩擦力三個(gè)力的作用

B.做的有用功是50J

C.此斜面的機(jī)械效率為83.3%

D.物體受到的摩擦力大小為10N

【答案】B

【解析】

A.沿斜面向上拉物體時(shí)，物體受重力、支持力、摩擦力和拉力四個(gè)力的作用，故A錯(cuò)誤；

B,所做的有用功：%=G刀=3=5kgxl0N/kgxlm=50J,故B正確；

C.拉力F對(duì)物體做的總功:W^=Fs=40Nx2m=80J

〃=』xl00%=62.5%

斜面的機(jī)械效率為：，w怠所以C選項(xiàng)是正確的；

D.克服摩擦力所做的額外功：*=80J-50J=30J

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