5.2功 功率 机械效率计算（解析版）.docxVIP

2024年中考物理核心素养提升

5.3功、功率、机械效率的计算

【公式梳理】

一、基本公式

物理量

公式

功（W）

W=Fs（F-力，单位：N。s-沿力的方向移动的距离，单位：m）

W=Fvt（v-物体在力的方向上运动的速度，单位：m/s。t-物体运动的时间，单位：s）

功率（P）

P=Wt

P=Fv（F-物体受到的力，单位：N。v-物体沿力的方向运动的速度，单位：m/s）

机械效率（η）

η=W有用W总×100%（W有用

二、滑轮组的机械效率计算相关公式

所求物理量

滑轮组竖直提升重物

滑轮组水平拖动重物

有用功（W有）

W有=G物h（G物-物体的重力；h-物体上升的高度）

W有=fs(f-物体与地面的摩擦力；S-物体移动的距离)

总功（W总）

W总=Fs(F-拉力；S-拉力移动的距离)

W总=Fs拉(F-拉力；S拉-拉力移动的距离)

功率(P)

P=FV(V-速度，单位：m/s)

机械效率(η)

η=W有W总

=G物

η=W有W总

三、斜面的机械效率问题

1.有用功：W有用=Gh（G-物体的重力，单位：N。h-物体竖直上升的高度，单位：m）

2.总功：W总=Fs（F-沿斜面的拉力，单位：N。s-斜面长，单位：m）

3.额外功：W额=W总-W有用

4.斜面的摩擦力：f=W

5.斜面的机械效率：η=W有用W总

【中考题赏析】

【例1】【2023遂宁】我国电动汽车多项技术已领跑世界。某型号的国产电动汽车所用电池电压400V，满电时能存储80kW·h的能量，电池剩余20%的能量时需要充电(避免损伤电池)。如图，小红驾驶该型号车携家人出行发现：汽车在高速公路上通过A处时仪表显示电池剩余95%的能量，汽车以108km/h的速度匀速直线行驶30min到达B处时，仪表显示电池剩余82.5%的能量。已知全车总质量为2t，汽车在该路段受到的阻力是车重的0.03倍，请计算该车通过这段高速路时的以下各量：（g=10N/kg）

（1）汽车行驶的路程为多少km？

（2）汽车受到的牵引力是多大？

（3）汽车的能量转换效率多大？

【分析与解答】

（1）30min=0.5h。汽车行驶的路程s=vt=108km/h×0.5h=54km=5.4×104m=54km。

汽车的重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N。汽车在水平方向受力平衡，汽车受到的牵引力F=f=nG=0.03×2×104N=600N。

（3）这段路程汽车牵引力做的功W=Fs=600N×5.4×104m=3.24×107J。这段路程消耗的电能：

W1=ηW总=（95%-82.5%）×80kW·h=10kW·h=3.6×107J；汽车的能量转换效率：

η1=WW1×100%=

【答案】（1）54km（2）600N（3）90%

【例2】【2023重庆B】如图所示，是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用的拉力将重的重物匀速提升，用时，此过程中重物上升的速度为______，滑轮组的机械效率为______。

【分析与解答】

此过程中重物上升的速度：v=st=2m

滑轮组的动滑轮绕2段绳，滑轮组的机械效率为：

η=W有用W总×100%=GhFs×100%=GhF×2h

【答案】0.275%

【中考真题精选精练】

1.【2023衡阳】用如图所示的电动起重机将6000N的重物匀速提升了4m，电动机的功率为5000W，此过程用时10s。下列说法正确的是（）

A.起重机对重物做的有用功是

B.起重机的电动机做的总功是

C.起重机的机械效率是48%

D.若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变小

【答案】C

【解析】．起重机对重物做的有用功：W有=Gh=6000N×4m=2.4×104J，A错。

B．起重机的电动机做的总功：W总=Pt=5000W×10s=5×104J，B错。

C．起重机的机械效率：η=W有用W总×100%=2.4×104

D．提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则所做的有用功相同，额外功减小，总功减小，由公式η=W有用W总×100%可知

2.【2023无锡】如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊600kg的物体时，上升5m，用时15s，滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是_______________J，总功是_______________J，拉力F的功率是_______________W。（g取10N/kg）

【答案】3×1043.75×1042.5×103

【解析】物体的重力G=mg=600kg×10N/kg=6000N，滑轮组所做有用功：W有=Gh=6000