2024年中考物理大一轮复习：真题解析06 机械效率da

这是一份2024年中考物理大一轮复习：真题解析06 机械效率da，共16页。试卷主要包含了机械效率，滑轮组的机械效率，斜面的机械效率，22%；4kg，9%等内容，欢迎下载使用。
回归教材重难点06  机械效率机械效率是第十二章简单机械的最要内容，通过对机械效率的讲解，要求考生理解有用功、额外功、总功和机械效率的概念，掌握计算各种简单机械的机械效率的公式和方法；知道影响机械效率大小的因素是滑轮自重、摩擦阻力等。提升考生对机械效率理解能力和应用知识的计算能力。本考点是中考五星高频考点，难度中等，在全国各地中考试卷中多次考查，主要考查形式为选择题、填空题和计算题。在计算题中，机械效率计算与其他计算相结合。 1.机械效率（1）有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。（2）任何机械，机械效率都不可能达到100%（3）影响因素：摩擦、机械自重及物重等。2.滑轮组的机械效率（1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 （2）滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 3.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。方法和技巧（1）提升重物有用功即为克服重物重力做功W有用=G物h（2）水平拉物体有用功为克服物体摩擦力做功W有用=f s（3）总功为拉力做的功W总=F拉·S（4）关于杠杆、滑轮组和斜面机械效率的计算方法                           一、单选题1．（2023·山东泰安·统考一模）某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，他用质量相同的滑轮做了如图所示的实验，并测算了各次实验的机械效率（如图），下列相关说法中正确的是（　　）①实验时，弹簧测力计应在竖直匀速拉动时读数②根据甲、乙两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关③根据乙、丙两次实验可知：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高④实验时，换用不同装置进行多次实验，目的是为了减小误差A．只有①② B．只有②④ C．只有①③ D．只有③④【答案】C【详解】①在实验中，测绳端拉力F时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数，故①正确；②甲、乙两次实验中绳子绕法不同，提升物重相同，机械效率都是70%，因此，说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故②错误；③乙、丙两次实验可知用的是同一滑轮组，丙中提升的物重大，②的机械效率小于③，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故③正确；④为避免实验的偶然性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，故④错误。故选C。2．（2023·北京朝阳·统考一模）如图所示，用动滑轮把重90N的沙子从一楼地面运上二楼地面，每层楼高3m，动滑轮重10N。第一次用桶装沙子，桶重20N，第二次用布袋装沙子，布袋重5N，两次用时均为10s。下列说法错误的是（　　）A．第一次人对绳子的拉力为60N B．第二次动滑轮做的有用功为285JC．第二次人拉绳子的功率为31.5W D．第一次动滑轮的机械效率为75%【答案】B【详解】A．由可知，第一次人对绳子的拉力为故A正确，不符合题意B．由可知，第二次动滑轮做的有用功为故B错误，符合题意；C．第二次做的额外功为第二次做的总功为由可知，第二次人拉绳子的功率为故C正确，不符合题意；D．第一次动滑轮做的有用功为第一次做的额外功为第一次做的总功为第一次动滑轮的机械效率为故D正确，不符合题意。故选B。3．（2023·重庆大足·统考模拟预测）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与的关系，改变，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与的关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　）A．此滑轮组动滑轮的重力为5NB．当时，滑轮组机械效率为C．当时，弹簧测力计的示数是7ND．随的增大而增大，最终将达到100%【答案】C【详解】A．不计绳重和摩擦，当G=12N时，η=80%，滑轮组机械效率为即G动=3N故A错误；B．不计绳重和摩擦，当G物=4N时，此时滑轮组的机械效率故B错误；C．不计绳重和摩擦，由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，当时，弹簧测力计的示数故C正确；D．由图像可知，同一滑轮组η随G物的增大而增大，由题意可知，不计绳重和摩擦，使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功，机械效率一定小于1，不能达到100%，故D错误。故选C。4．（2023·陕西咸阳·统考一模）我国南方地区经常因多轮强降雨造成多地发生较重的洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员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，他们用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示），用1200N的力花了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．他们对重物做了6000J的功B．他们做功的功率为16WC．此次简易斜面装置的机械效率为50%D．斜面是一种省功机械【答案】A【详解】A．他们对重物做的功（即推力做的总功）故A正确；B．做功的功率为故B错误；C．重物的重力对重物做的有用功斜面装置的机械效率故C错误；D．根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故D错误。故选A。二、填空题5．（2023·甘肃兰州·统考一模）如图所示的滑轮组在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了5s。物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N，不计绳、弹簧测力计和滑轮重，则绳子自由端移动的距离为 __________m，拉大力F的功率为 __________W，滑轮组的机械效率为 __________。【答案】1.5；0.6；70%【详解】[1]从图中可知n＝3，绳子自由端的速度v＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s绳子自由端移动的距离s＝vt＝0.3m/s×5s＝1.5m[2]不计绳、弹簧测力计和滑轮重，弹簧测力计示数为2N，则拉力为2N，根据可知拉力F的功率P＝Fv＝2N×0.3m/s＝0.6W[3]滑轮组的机械效率6．（2023·江苏南京·校联考模拟预测）如图-1所示，将一个长为1m、质量为50kg的长方体箱子沿着长为s=3m的斜面推到高为h=1.8m的车厢中的A处，推动箱子的s-t图像如图-2所示，所用推力如图-3所示，则整个过程中箱子的平均速度为____________m/s；物体在斜面上运动时所受摩擦力为____________N；在斜面上推动箱子的机械效率为____________；在车厢里推动箱子时，推力的功率为____________W。【答案】 0.3 ；106；73.5； 60【详解】[1]由图-2可知，整个过程中箱子移动的距离为6m，所用时间为20s，则整个过程中箱子的平均速度为[2]箱子在斜面上运动时，推动箱子做的有用功为由图-3可知，箱子在斜面上运动时，所用推力为400N，推动箱子做的总功为则箱子在斜面上运动时，推动箱子运动做的额外功为根据可得，物体在斜面上运动时所受摩擦力为[3]在斜面上推动箱子的机械效率为[4]由图-3可知，在车厢里推动箱子时，所用推力为F′=100N，所用的时间为由图-2可知，在车厢里推动箱子时，箱子移动的距离为则推力的功率为7．（2023·黑龙江绥化·校考一模）如图所示的固定斜面，长 8m，倾角为 30°，木箱质量为 15kg，某同学用100N 的推力 F 沿斜面向上推木箱，他用 10s 的时间将木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端，则克服木箱重力所做功的大小为______J，斜面的机械效率为______%，斜面上的摩擦力大小为______N。【答案】600；75；25【详解】[1]在直角三角形中，30°角所对直角边等于斜边的一半，则斜面高木箱克服重力所做功，即有用功[2]推力做的总功斜面的机械效率[3]斜面对木箱的支持力方向垂直斜面向上，木箱沿斜面移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为0J；克服摩擦力做的额外功摩擦力为8．（2023·陕西西安·校考模拟预测）如图，小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，图甲中的滑轮为___________，用乙图中的滑轮可以___________，用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率η1；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则W1___________W2，η1___________η2（均填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】 定滑轮；省力；等于；大于【详解】[1][2]由图可知甲是定滑轮，定滑轮的特点是可以改变力的方向；乙是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力。[3][4]因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，甲中所做的总功为对一桶沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。即W1等于W2，η1大于η2。三、计算题9．（2022·四川资阳·统考中考真题）我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要明确提出，要推进以县城为重要载体的城镇化建设，加快推进公共服务、环境卫生、市政公用、产业配套等设施提级扩能，增强综合承载能力和治理能力。随着近期疫情防控形势的好转，各类基础设施建设正如火如荼的展开。如图所示，一建筑工人欲通过滑轮组向高的三楼阳台上运送建筑材料，已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。若工人用的力拉绳子，将重为的建材在内匀速竖直的由地面提升到三楼阳台上，不计建材和滑轮组长度，忽略绳的重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取，求：（1）工人拉力F的功率P；（2）滑轮组装置的机械效率η（结果保留2位小数）；（3）滑轮组中动滑轮的质量m。【答案】（1）216W；（2）97.22%；（3）4kg【详解】解：（1）由图可知绳子自由端移动的距离拉力做的总功工人拉力的功率为（2）有用功为滑轮组的机械效率（3）不计绳重和摩擦则动滑轮的重力由知动滑轮的质量为答：（1）工人拉力的功率为216W；（2）滑轮组装置的机械效率为；（3）滑轮组中动滑轮的质量为。10．（2022·江苏常州·统考中考真题）2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？（2）拉力做功的功率有多大？（3）滑轮组的机械效率有多大？【答案】（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%【详解】解：（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功（2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离s=4×2m=8m拉力做功拉力做功的功率（3）滑轮组的机械效率答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J；（2）拉力做功的功率为100W；（3）滑轮组的机械效率为90%。11．（2022·贵州黔东南·统考中考真题）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。【答案】（1）；（2）；（3）80%【详解】解：（1）物体还未露出水面时，排开液体体积还未露出水面时受到的浮力（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度它的下表面受到水的压强它的下表面受到水的压力（3）物体M的重力此滑轮组的机械效率答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；（2）它的下表面受到水的压力为；（3）此滑轮组的机械效率为80%。12．（2021·山东枣庄·统考中考真题）如图所示，工人师傅用150N的拉力，使重为1000N的物体以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：（1）工人师傅拉力的功率；（2）动滑轮的重；（3）若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）60W；（2）100N；（3）80％【详解】解：（1）该滑轮组动滑轮上有两段绳子承载，整个过程克服摩擦力做功。绳端移动的速度拉力做功的功率（2）根据F=，动滑轮重力为G动=nF-f=nF-0.2G=2×150N-0.2×1000N=100N（3）若物重增大到2000N，则此时物体与地面之间的摩擦力绳端拉力滑轮组的机械效率答：（1）工人师傅拉力的功率为60W；（2）动滑轮重力为100N；（3）滑轮组的机械效率为80％。13．（2020·贵州毕节·统考中考真题）质量为60kg的工人用如图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乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，（g＝10N/kg）。问：(1)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，拉力的功率是多大；(2)动滑轮受到的重力；(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？【答案】(1) 120W；(2) 200N；(3) 88.9%【详解】(1)由图可知，n=3，则绳端移动的距离拉力做的功拉力的功率(2)由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=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，滑轮组的机械效率所以(3)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，绳子的最大拉力由可得，提升的最大物重则滑轮组的最大机械效率答：(1)拉力的功率是120W；(2)动滑轮受到的重力为200N；(3)滑轮组机械效率最大值是88.9%。