专题05 机械效率问题-2025年中考物理二轮题型专项复习（全国通用）（解析版）.docx

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专题05机械效率问题

一、必备知识

1、有用功

使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用＝GH。在水平拉动物体时，W有用＝fL。

2、额外功

使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：a.提升物体时，克服机械自重、容器自重、绳重等所做的功；b.克服机械的摩擦所做的功。

3、总功

人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用

W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝FS。

4、机械效率

①定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。

②公式：η＝w有/w总

由于总是存在额外功，使得W有用＜W额，所以η总是＜1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。

二、方法——常见机械的机械效率

简单机械

有用功

总功

额外功

机械效率

W有用=Gh

W总=Fs

W额=W总－W有用

η=

W有用=Gh

W总=Fs

W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）

W额=W总－W有用

W额=G动h（不计绳重和摩擦）

η=

η=

W有用=Gh

W总=Fl

W总=Gh+fl

（f为摩擦力）

W额=W总－W有用

W额=fl

（f为摩擦力）

η=

η=

（2024?扬州）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：

（1）所做的有用功W有；

（2）工人所用拉力的功率P；

（3）动滑轮的机械效率η。

【解答】解：（1）由题意可知，克服窗玻璃的重力做的功即为有用功：

W有＝G物h＝400N×10m＝4000J；

（2）由图可知，该动滑轮有2段绳子，所以拉力方向绳子自由端移动的距离为：s＝10m×2＝20m

所以工人所用拉力做的功为：

W总＝Fs＝250N×20m＝5000J，

拉力的功率为：

P=W

（3）由机械效率公式可得动滑轮的机械效率为：

η=W有W

答：（1）所做的有用功W有为4000J；

（2）工人所用拉力的功率P为100W；

（3）动滑轮的机械效率η为80%。

（2024?德阳）小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，她查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为2m2、重为8×103N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为5×103N。求：

（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强；

（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功；

（3）塔吊机械部分（如图乙）的机械效率。

【解答】解：（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压力等于长方体建筑材料重力，即F压＝G＝8×103N，则长方体建筑材料对地面的压强为：

p=F压S

（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功为：

W有＝Gh＝8×103N×20m＝1.6×105J；

（3）由图可知，n＝2，该滑轮组的机械效率为：

η=W

答：（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强为4×103Pa；

（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功为1.6×105J；

（3）塔吊机械部分（如图乙）的机械效率为80%。

（2024?达州）如图所示，一重为200N底面积为0.4m2的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，ρ水

（1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强；

（2）重物甲浸没在水中时所受的浮力；

（3）滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO＝30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA＝620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦）

【解答】解：（1）玻璃缸对地面的压力：F压＝G缸+G水＝200N+1000N＝1200N，

则当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强为：

p=F

（2）将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，

则重物甲排开水的体积为V排＝SΔh＝0.4m2×0.05m＝0.02m3，

重物甲浸没在水中时所受的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N；

（3）先作出绳AC拉力的力臂OD，如图，直角三角形ADO中，∠A＝30°，OD=12