专题14 机械效率专题计算-备战2021年中考物理必考计算精解精练

专题14 机械效率 1、 有用功、额外功、总功的求解： 1、有用功：对机械、活动有用的功。 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。 2、额外功：并非需要但又不得不做的功。 公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W额=fL。 3、总功：有用功加额外功或动力所做的功。 公式： W总=W有用＋W额=FS= W有用／η；斜面：W总= fL+Gh=FL。 2、 机械效率的求解： 机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：  　 常考机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总－W有用 滑轮组（竖直方向提升物体） 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） 滑轮组（水平方向拉动物体） W有用=fl W总=Fs W额=W总－W有用 斜面 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） 1．如图所示，建筑工人用动滑轮提升重为200N的泥桶，动滑轮重20 N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，若工人在4s内将绳子匀速向上拉4 m，求： （1）泥桶上升的速度； （2）手拉绳子的力（要求画出受力分析示意图）。 【答案】（1）0.5m/s；（2）110N 【解析】 解：（1）泥桶上升的距离 泥桶上升的速度 （2）将动滑轮和桶作为一个整体，受力分析如图所示 手拉绳子的力 答：（1）泥桶上升的速度为0.5m/s； （2）手拉绳子的力为110N。 2．如图所示，工人利用滑轮组提升重为540N物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，拉力的功率为90W。求： （1）工人拉绳子的速度； （2）绳子自由端的拉力； （3）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）0.3m/s；（2）300N；（3）60% 【解析】 解：（1）有3股绳，工人拉绳子的速度 v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s （2）绳子自由端的拉力 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）工人拉绳子的速度0.3m/s； （2）绳子自由端的拉力300N； （3）滑轮组的机械效率60%。 3．某人利用某滑轮组以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，与此同时，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg）。求： （1）重物上升的速度多大？ （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 【答案】（1）0.05m/s；（2）90W；（3）126kg 【解析】 解：（1）重物上升的速度 （2）人的拉力做的总功 则人所做功的功率 （3）由 可得物体重力做的有用功 由W有=Gh可得物体的重力 由G=mg可得物体的质量 答：（1）重物上升的速度是0.05m/s； （2）人所做功的功率是90W； （3）被吊起的重物质量是126kg。 4．如图所示，工人用滑轮组匀速提重600N的货物，所用的拉力F为400N，货物在50s内匀速上升5m，不计绳重及细绳与滑轮间的摩擦，求： （1）在此过程中工人所做的有用功及拉力做功的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）若工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，则滑轮组的机械效率。 【答案】（1）3000J；80W；（2）75%；（3）80% 【解析】 解：（1）工人所做的有用功 W有=Gh=600N×5m=3000J 由图可知，n=2，拉力端移动的距离 s=2h=2×5m=10m 拉力做的总功 W总=Fs=400N×10m=4000J 拉力做功的功率 （2）滑轮组的机械效率 （3）动滑轮的重力 G动=2F-G=2×400N-600N=200N 若工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，滑轮组的机械效率 答：（1）在此过程中工人所做的有用功3000J，拉力做功的功率80W； （2）滑轮组的机械效率75%； （3）若工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，则滑轮组的机械效率80%。 5．如图甲所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速吊起 的货物时，滑轮组的机械效率是80%，不计摩擦和绳重，g取 。 （1）绳端的拉力F是多大？ （2）货物在 内匀速上升 ，绳端拉力的功率是多大？ （3）图乙中悬吊货物所用动滑轮与图甲中相同，若配重质量为 ，平衡臂长 ，起重臂长 ，当把货物送至最右端且塔臂在水平位置平衡时，求此时货物的质量。 【答案】（1）2500N；（2）3750W；（3）850kg 【解析】 （1）货物的重量为 由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3，根据 可知绳端的拉力F为