初中物理有关效率计算题的解析

1、初中物理有关“效率”计算题的解析西安龙文教育王老师现代社会时时、处处讲效率，关于对效率的理解和计算是初中物理的一个比较重要的内容，也是中考的重要内容之一。 中考时涉及这部分内容的题型也比较全面，有填空、选择、实验和计算。计算题主要考查应用机械效率的公式解决一些实际问题，并且和简单机械、功、功率、热量、燃料的热值等知识有机联系在一起，下面结合一些典型计算题对考查的要点、 内容进行分析说明。一，考查定滑轮的机械效率例1福州市政府投入巨资，对二环路沿街实施景观改造。施工中，一工人利用如图1所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到10m高处，沙重90N,所用的拉力是100N。求：(1)有用功是多少？曲(2)总功是

2、多少？(3)定滑轮的机械效率是多大？I >解析：(1)工人的目的是把重 90N的沙子匀速拉到10m高处，故有用功W 有用=Gh=90N x 10m=900J图 i(2)因为定滑轮的实质是等臂杠杆，所以绳自由端移动的距离和桶升高的距离相等，即 s=10m,故总功W 总=Fs=100NX 10m=100J(3)定滑轮的机械效率WT 用900J刀=W总=1000J =90%二，考查动滑轮的机械效率例2 如图2所示，物体重180N,动滑轮重20N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用图2下，物体正以 0.1m/s的速度匀速上升.求：(1)拉力F;(2)拉力做功的功率；(3)动滑轮的机械效率.解析：(1

3、)因为动滑轮能省一半的力，且绳重和摩擦不计，所以拉力G物 R 180N 七0NF= 2=2=100N(2)拉力做功的功率FsP= t =Fu =100NX 0.1m/s=10W(3)动滑轮的机械效率为W有用G物h 二G物;180N= = W总=（G物 G动）h G物 G动180N 20N =90%三，考查滑轮组的机械效率<1 >竖直装置滑轮组例3 装卸工人用如图3所示的滑轮组匀速提升质量为100kg，所用的拉力F为550N,绳子自由端在50s内被拉下2m ,在此过程中求：拉力F所做的功和功率；滑轮组的机械效率；'入滑轮组中动滑轮的重力；/ (g取10N/kg,不计绳重及滑轮

4、摩擦)I) >解析：(1)拉力F所做的功r图3,VW=Fs=550NX 2m=1100JW 1100J拉力f的功率P= T =飞诙-=220W(2)由图可知，此滑轮组有 2段绳承担物体，因此绳自由端移动的距离是物体移动距离1的 2 倍，即 s=2h,贝U h=万 S = 5 x 2m=1m工人做的有用功为W 有用=G 物h=100kg x 10N/kgx 1m=1000J上一小题已计算出拉力做的功，这些功就是总功，即W总=1100J因此滑轮组的机械效率W 有用1000J=w总=1100 J =90.9%(3)因为此题不计绳重及滑轮摩擦，所以，动滑轮的重为G 动=2FG 物=2X550N1

5、00kg x 10N/kg =100NV2>水平装置滑轮组例4 一辆汽车不慎陷入泥坑， 司机用图4示的滑轮组将汽车拖出。 已知整个过程中,2. 4X水平拉力F是1X104N,汽车沿水平方向匀速移动了4m,已知车与地面的摩擦力为104N。求：(1)拉力F做的总功。(2)滑轮组的机械效率。解析：(1)由图可知，此滑轮组有3股绳子通过动滑轮，所以绳端移动的距离是车通过距离的3倍,即 s绳=3s车=3X 4m=12m则拉力F做的总功为WFs 绳=1X104nx 12m=1.2X 105J(2)本题中用滑轮组的目的是把汽车从泥坑里拖出，所以滑轮组对汽车所做的功 是有用功，汽车沿水平方向匀速移动，滑

6、轮组对汽车的拉力和地面对汽车的摩擦力相等,W 有用=和且 s车=2.4X104NX 4m=9.6X104J滑轮组的机械效率为W有用9.6 104 J” =W = 1.2 105 J=80%四，考查斜面的机械效率例5 如图5所示。余面长1m高0.2m.;将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N,那么：(1)斜面的机械效率是多少？(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功？解析：(1)把重10N的物体拉到斜面顶端即将它提高0.2m是最终的目的，故有用功W 有用=Gh=10NX0.2m=2J总功就是平行于斜面的拉力所做的功，故总功W 总=Fs=2.5NX 1m=2.

7、5J所以斜面的机械效率W有用2JT = W息=2.5J =80% (2)因为总功是有用功和额外功的和，所以额外功W 额=W 总W 有用=2.5J 2J=0.5J五，考查热机的效率例6 一辆轿车在平直的高速公路上以90km/h的速度匀速行驶了 1.8km,共消耗汽油0.25kg,若此过程中轿车发动机的功率为40kVV (汽油的热值为4.6 X 107J/kg)求：(1)轿车行驶中所受的阻力；(2)轿车发动机的效率。解析：(1)已知，u =90km/h=25m/s,P=40kW=40000W由于轿车做匀速直线运动，因 此，轿车在水平方向上所受的力是平衡力，即发动机的牵引力和所受的阻力相等，所以，l

8、 E 40000Wf 阻=F 牵=° =5mzr=1600N(2)轿车在牵引力的彳用下行驶了1.8km,即s=1.8km=1800m所以有用机械功为W 有用=Fs=1600NX 1800m=2.88X 106J轿车彳T驶1.8km消耗汽油0.25kg ,这些汽油完全燃烧放出的能量是Q总=qm=4.6 x 107J/kg X0.25 kg=1.15 x 107J因此，轿车发动机的效率为Wr 用2.88 106 J=Q 总=1.15 107 J =25.04%六，考查电动机的效率3.0例7一台起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了 3m ,如果它的电动机所做的功是x 104J,则起重机的

9、电动机的效率是多少？(g= 10N/kg)解析：起重机匀速提升重物所用的力等于物体所受的重力, 即 F=G=mg=0.6 x 103kg x 10N / kg=6 x 103 N起重机提升重物所做的功是有用功，则W有用=Gh=6x 103 NX 3m=1.8 x 104J起重机的电机所做的功是总功：W总=3.0X 104j因此，起重机电动机的效率是：_4=60%1.8 10 J4-3.0 10 J七，考查锅炉的效率例8爱华中学为学生供应开水，用锅炉将 200kg的水从25c加热到100C,燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是 4.2 X 103J/ (kg. C),无烟煤的热值是 3.4 X 1

10、07J/kg,求： 锅炉的效率是多少？解析：锅炉内200kg的水吸收的热量是有效利用的热量，这些热量为Q有用=c水m水t=4.2 乂 103J/ (kg. C) x 200kgX (100C-25 C)=6.3 x 107J6kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是消耗的总的能量，这些能量为Q=q无烟煤 m无烟煤=3.4X 107J/kgX 6kg=2.04 x 108J因此，锅炉的效率是Q有用= = Q总6.3 107J2.04 108J=30.88%八，综合考查例9 如图6是一组合搬运机械，它由一个电动机和一个带有定滑轮的斜面组合而成。已知斜面长为6m、高为3m。现用该机械将一质量为 0.6t的重

11、物，从地面匀速搬 运到3m高的平台，电动机消耗的电能为4.5X104J,电动机输出的机械功为 3.6X104J。求此过程中，(1)使用该机械所做的额外功(2)该组合机械的机械效率(g取10N/kg)解析：(1)使用该装置的目的是是把质量为 0.6t的重物提高3m,故有用功W 有用=Gh=mgh=0.6< 1000kgx 10N/kg x 3m=1.8X 104J电动机消耗的电能即电流所做的功为总功，W总=4.5X 104J所以，使用该机械所做的额外功W 额=W 总一W 有用=4.5X 104J- 1.8X 104J=2.7X 104JWr用="WT(2)因此，该组合机械的机械效率=40%1.8 104J二4T4.5 104J通过对以上例