专题15 滑轮组机械效率计算题-【迎战中考】2021年物理试卷分类命题备考方略

【迎战中考】2021年物理试卷分类命题备考方略 专题15 滑轮组机械效率计算题（原卷版） 机械效率是学生学习的重点和难点，也是中考试卷中的“常客”，做好机械效率问题的复习是备考一项重点内容。 机械效率把简单机械和功紧密地联系起来，综合性较强，学生较难理解。这就需要考生在加强对机械效率概念理解的基础上，熟悉机械效率的概念和常见计算类型，对此考点有个更为全面的认识。 涉及机械效率的考题主要有选择题、填空题和大型计算题。每种题型都有可能出现。 1.对机械效率的认识 （1）根据人们使用机械的不同，有用功的计算也不尽相同。例如：若使用机械的目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功。如果使用机械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功。 （2）如果有用功不变，我们可以通过减小额外功(减少机械自重、减少机械的摩擦)来增大机械效率；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。 （3）滑轮组机械效率影响因素：影响滑轮组机械效率的因素是物重，其次才是滑轮重、绳重和摩擦。无论你用同一滑轮组吊起一根绣花针或一个重量远远大于动滑轮的重物，你都需要把动滑轮举上去，还要克服绳重与摩擦，前者额外功远远大于有用功，其机械效率几乎为零，后者额外功在总功中占的比值就小得多，所以物重越大，机械效率就越高。 主要因素：物体重力一定时，动滑轮越重，机械效率越低，动滑轮重一定时，物体重力越大，机械效率越高。 （4）机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。 2.知识支撑 （1）机械效率计算公式：。  　　（2）滑轮组的机械效率 1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（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)。 一、选择题与填空题 【典例一】（2020•绵阳）将一个定滑轮和挂有一个重60N钩码的动滑轮，分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组．在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m．不计摩擦和绳重．设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则（　　）。 A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲≈55.5% D．η乙≈83.3% 【典例二】（2020•鞍山）如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600N的物体A．以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10s。所施加的拉力F＝100N（忽略绳重和滑轮重）。若该滑轮组的机械效率为75%，则绳端移动的距离为　 　m，滑轮组做的有用功为　 　J，地面对物体A的摩擦力为　 　N。 二、综合计算题 【典例一】（2020•沈阳）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（g＝10N/kg）求： （1）石材受到的阻力； （2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功； （3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。 【典例二】（2020•遂宁）小雨同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，感觉该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小雨观察到电动机的输出功率800W，将两袋（每袋质量50kg）水泥匀速提升到10m高的4楼需要用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小雨完成下列问题：（g＝10N/kg） （1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？ （2）电动机对绳子的拉力多大？ （3）该滑轮组的机械效率多大？ 三、机械效率的测量 【典例一】（2020•长沙）某实验小组用下图的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 （1）实验中应尽量竖直向上　 　拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中测得滑轮组的机械效率为　 　%； （3）分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越　　，滑轮组的机械效率越高。 实验次数 物理量 1 2 3 4 钩码重G物/N 0.5 1.0