2021年中考物理复习训练：效率问题

效率问题

类型一力学中的效率

1.如图I所示，湖面上有一艘小船，站在岸上的人通过滑轮用100N的力拉绳子的自由端,10s内小船向岸边匀速

移动了5m,船在水平方向受到的阻力为160N。下列说法正确的是（）

图1

A.人对船做的有用功为500JB.人做的总功为800J

C.人做的有用功的功率为50WD.该滑轮的机械效率为80%

2.用四个完全相同的滑轮，组装成两套滑轮组，用它们匀速提升同--物体G时,其拉力分别为R、F2,滑轮组的机

械效率分别为巾、必如图2所示，不计绳重和摩擦，下列选项正确的是（）

图2

A.F|>F2，ni>i]2B.F|=F2,r|1=112

C.Fi<F2,qi>q2D.Fi<F2,r|i=r|2

3.（多选）［2019•孝感］如图3所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同

的高度，不计绳重和摩擦，则()

甲乙

图3

A.甲、乙的拉力之比是3：2

B.甲、乙的绳自由端速度之比是1：1

C.甲、乙拉力的功率之比是3：2

D.甲、乙的机械效率之比是1：1

4.(多选)[2019•宜宾]如图4所示,在拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直

线运动了10s,已知滑轮组的机械效率为80%,在此过程中拉力F做了150J的功，则下列说法中正确的是()

图4

A.拉力F的大小为150NB.拉力F的大小为50N

C.物体与地面间的滑动摩擦力为120ND.物体与地面间的滑动摩擦力为480N

5.如图5所示是工人利用滑轮组提升重为810N的物体的示意图,某段过程中物体匀速上升的速度为

0.1m/s,工人拉力F的功率为90W,物体上升10s,拉力F克服滑轮组的摩擦做功是60J,不计绳重。求：

(1)工人拉绳子的速度。

(2)滑轮组的机械效率。

(3)滑轮组中的动滑轮的重力。

图5

6J2020•毕节］质量为60kg的工人用如图6甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化

的图像如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问:(g取10N/kg)

(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m,作用在钢绳上的拉力为400N,拉力的功率是多大？

(2)动滑轮受到的重力是多大?

(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面,此滑轮组机械效率最大值是多少?(结果

精确到0.1%)

图6

类型二热学中的效率

7.［2020・自贡］用煤气灶把21^、初温为20℃的水加热到70℃，消耗了20g煤气。已知水的比热容是4.2xl()3

J/(kg.℃),煤气的热值为4.0x107J/kg,则水吸收的热量为J,煤气灶烧水的效率为o

8.［2019•泸州］截至2019年4月14日,泸州云龙机场己开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑

道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2x104N,经过的路程为1000m,则牵引力所做的功为J;

若飞机发动机的效率为25%,在此过程中,消耗的汽油为kg,这些汽油的体积约为nP。(取汽油的

密度p=0.7xl03kg/n?,汽油的热值q=4.6xl07J/kg,最后一空保留三位有效数字)

类型三电热综合的效率

9.电动机在工作时会产生大量的热，因此要利用油对电动机降温。已知电动机正常工作时的电压为220V,电阻

为5Q,通过的电流为10A,则5min内电动机产生的热量为J;如果产生热量的80%被油吸收，这些热量

可以使质量为4kg的油温度上升［5*2.0x103J/(kg.℃)］

10.［2020•通辽］某电热水器简化电路如图7所示，保温功率为220W,加热功率为1100W,R(和R?均为定值电热

丝,S为自动开关,电热丝Ri的阻值为Q;如果该电热水器的热效率为80%,将2L的水从12℃加热至沸

腾，需要So［已知c*=4.2xl03J/(kg-℃),p-K=1.0g/cnP,环境为1个标准大气压］

220Vft

1”2020・海南］小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图8所示。豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64℃时

温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开。小益用初温20°C、

质量1kg的水和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220V恒定不变，不计导线的电阻。求：

(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因:o

⑵加热器单独工作时电路中的电流。

3

(3)质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量。［c,(<=4.2xl0J/(kg-"C)］

(4)本次制作豆浆共计用了9min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，且不计豆子

吸收的热量。求本次制作豆浆共消耗的电能。

温控

开关

图8

豆浆机铭牌

最大容积2L

额定频率50Hz

额定电压220V

加热器功率880W

电动机功率120W

12.如图9所示是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关So自动

控制)，阅读该饮水机说明书可知:水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率400W,保温时的功率40W。

(1)饮水机处于保温状态时，温控开关So应处于(选填“闭合”或“断开”)状态。

⑵求Ri和R2的阻值。

(3)在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V,加热效率为80%,若将装满水箱的水从20℃加热至

100℃,需要多长时间？［c，k=4.2xl03j/(kg「C),p水=1.0xl()3kg/m3,忽略温度对电阻的影响］

—o220Vo—

图9

类型四力热综合的效率

13.Q020・十堰］某款汽车质量为1600kg,车轮与地面总接触面积为0.05m2»某次在水平高速公路上以72km/h

的速度匀速行驶了23min,所受阻力为汽车重力的0.2。燃油的热值为4.6x107J/kg,g取10N/kg。求：

(1)汽车静止时,对水平地面的压强。

(2)牵引力做功的功率。

(3)若燃油完全燃烧，内燃机的效率是40%,至少消耗多少千克燃油？

14.2020年1月27日,福建省卫健委组建抗疫医疗队驰援湖北抗击新型冠状病毒感染的肺炎疫情。如图10所

示是抗疫医疗队乘坐的其中一辆大巴车,该车在一段平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力恒为

3xlO3N,用时10min消耗柴油3L。求:(q®»=4xl07J/kg,p»im=O.8xlO3kg/m3)

(1)大巴车在这段时间通过的路程。

(2)这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。

(3)这段路程内发动机的效率。

图10

类型五电力综合的效率

15.目前在某市城乡有大量的电动自行车在被消费者使用。下表是某型号电动车的规格表。

额定电压额定电流最大载重最大时速自重

36V5A55kg20km/h20kg

(1)这种电动车以最大速度行驶时阻力为车总重的0.04倍。某人满载时以最大车速行驶1h,克服阻力做的功是

多少?(g取10N/kg)

(2)1h内此车所消耗的电能是多少？

(3)此电动车的效率是多少?(结果精确到0.1%)

(4)如果用汽油机驱动它，效率为40%,上述行驶过程中需要消耗多少汽油?(汽油热值为4.6x107J/kg,结果保留两

位有效数字)

16.某款新型家用四轮电动汽车的质量为0.6t,每个轮胎与地面的接触面积为20cn?,汽车蓄电池提供的电压为

150V,电动机正常工作时的电流为10A,使汽车获得240N的牵引力，保证汽车以18km/h的速度在水平路面上

匀速行驶。g取10N/kg。求：

(1)汽车静止时对地面的压强。

(2)汽车匀速行驶5min克服摩擦力所做的功。

(3)电动机正常工作时,电能转化为机械能的效率。

【参考答案】

1.D［解析］人对船做的有用功W6用于船=160Nx5m=800J,A错误。人做的总功W&=Fs缄=尸〃5船=100Nx2x

5m=1000J,B错误。人做的有用功的功率P=—=平=80IV,C错误。该滑轮的机械效率片犍xl（）0%=

t10sw&

提jX100%=80%,D正确。

2.D

3.AD［解析］不计绳重及摩擦，拉力F』（G物+G轮），由图知,〃甲=2,〃乙=3,所以甲、乙的绳端拉力分别为尸产;（G物

+G轮），尸2=?G粉+G轮），贝U甲、乙的拉力之比Fi：尸2《（G的+G轮）：1（G物+G轮）=3:2,故A正确。将同一重物在相

等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，甲、乙的绳自由端速度分别为八，=2w=3%所以甲、乙的

绳自由端速度之比v：v乙=2v：3m2:3,故B错误。由P4=y=Fv可得，甲、乙拉力的功率之比P中：P乙

="=洛=1：1,故C错误。不计绳重及摩擦,动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由卬2G轮仄W有用=

2X3

G物〃可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同，由〃=潦呗100%可知,两滑轮组的机

总

械效率相同,即甲、乙的机械效率之比〃，：1,故D正确。

4.BC［解析］物体移动的距离s产也/=0.1m/sxlOs=lm,该滑轮组”=3,所以绳子自由端移动的距离S2=3s1=3m,

拉力的大小尸」^=^=50N。此过程中克服摩擦力做有用功，由〃=变乂100%可知,有用功W号用=W总〃=150J

s23mvV凸

x80%=120J,物体与地面间的摩擦力户萼=5g=120N。故A、D错误,B、C正确。

5.解:⑴由题图可知，该滑轮组〃=3,工人拉绳子的速度丫绡="丫物=3x0.1m/s=0.3m/s。

⑵物体上升10s移动的距离

h=v物Z=0.1m/sx10s=lm,

此过程中做的有用功卬伊产G/z=810Nxlm=810J,

总功W&=Pt=90WxlOs=900J,

则滑轮组的机械效率片能x100%=黑x100%=90%。

总

(3)提升动滑轮做的额外功

W动额=W&-Wm-w除=900J-810J-60J=30J,

则动滑轮的重力G后孕=粤=30N。

h1m

6.解:⑴由图可知，该滑轮组〃=3,

则绳端移动的距离

s=〃〃=3x6m=18m,

拉力做的功

W=Fs=4Q0Nxl8m=7200J,

则拉力的功率

P=四=侬L120W。

t60s

(2)由图乙可知，当货物重G=300N时，滑轮组的机械效率〃=60%,

因滑轮组中摩擦力及绳重均忽略不计，则滑轮组克服货物重力做的功为有用功，克服动滑轮重力和货物重力做

的功为总功，所以，滑轮组的机械效率

M=—1X1oo%=GhX1oo%=—^—X1oo%=300NX100%=60%,

'W总(G+Gaj)ftG+G动300N+G动

解得动滑轮受到的重力G动=200No

(3)由图乙可知，提升的货物越重,机械效率越大，该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,若要工人不被拉离地

面，对绳子的最大拉力等于该工人的重力，即最大拉力Fk=GA=W人g=60kgxlON/kg=600N,

由F=；(G+G刈)可得,提升货物的最大重力Gk=nF火-G⑴=3x600N-200N=1600N,

则此滑轮组的最大机械效率

〃人=**x100%="x100%=—100%=-x100%=-^^-x100%=88.9%。

1W总'F大S'尸大九户大3X600N

7.4.2X10552.5%

8.9.2xlO781.14x10'

9.1.5X10315

10.176840

［解析］由图知，当开关S断开时局和&串联，电路电阻较大，由可知,电路消耗的功率较小，处于保温状态;

当开关S闭合时，以被短路，此时只有照接入电路,电路电阻较小，电路消耗的功率较大,处于加热状态。由可

得,电热丝R2的阻值R2萼-=署霖=44Q;保温状态时,电路的总电阻R=察尊=220的阻值

。加热1100W夕保温220W

Ri=R申总-R2=220Q-44Q=176C。2L水的质量m木=p*V*=1.0xl03kg/m3x2xl0-3m3=2kg,将2L水从12℃加

热至沸腾，由于1个标准大气压下水的沸点为100℃,则水吸收的热量。小c木〃?水(”o)=4.2xl()3j/(kg."C)x2依

x(100℃-\20=7.392x1()5J;电热水器的热效率为80%,由〃毛X100%得，电热水器产生的热量为W=y=

7噌啊=924x105J；加热状态时，产生这些热量需要的时间/时=?匕=笔黑=840s。

80%P加热1100w

11.解:(1)由于扩散现象(或分子热运动)，豆浆的气味分子进入到空气中(合理即可)

(2)加热器单独工作时电路中的电流为

(3)水吸收的热量

Q=c^m(t^.-t#))=4.2xl03J/(kg-℃)xlkgx(64℃-20℃)=1.848xl05J»

(4)由题意可知，豆浆机的水温升到64℃前只有加热器工作，加热器单独工作时消耗的电能

旦=1.848X1055J,

70%70%

加热器单独工作的时间七2鲁黑=300s,

加热器和电动机一起工作的时间

i=9x60s-300s=240s,

则本次制作豆浆时豆浆机消耗的电能为

W=W1+(P+P2»2=2.64X1()5J+(88OW+120W)x240s=5.04x1()5J。(或结果为o.14kW・h)

(其他正确解法均给分)

12.解:⑴断开

(2)当So闭合时，饮水机处于加热状态,此时为Ri的简单电路，

由可知品的阻值R*=^=121Q;

加

当So断开时，饮水机处于保温状态，此时Ri与R2串联，

电路中的总电阻R小=a=(2：：：产一］210Q

P保40W

则&的阻值R2=R*-/?I=1210Q-121£2=1089C。

333

(3)水的质量m水=p水V=l.Ox10kg/mx2x1O'n?=2kg,

水吸收的热量。吸二c水加水(，末“初)=4.2xl()3j/(kg.c)x2kgx(100℃-20℃)=6.72xl05J,

此过程中消耗的电能W=%=华普=8.4X105J,

1180%

由w=p/=?f可知，

加热时间右学=吆黠智=2541s。

13.解:(1)汽车静止时，对水平地面的压力大小等于自身重力大小，

4

即F氏=G\=m乍g=1600kgx10N/kg=1.6x10N,

汽车对水平地面的压强p=?=祟黑=3.2x105pa。

43

(2)由题意知汽车做匀速直线运动，其所受牵引力和阻力大小相等,F=「0.2G¥=0.2xl.6xl0N=3.2X10N,

汽车的车速v=72km/h=20m/s,

汽车所受牵引力做功的功率

P=Fv=3.2xlO3Nx20m/s=6.4xl04W»

(3)汽车行驶23min,牵引力所做的功W=P/=6.4x104Wx23x60s=8.832xlO7J,

若燃油完全燃烧，且内燃机的效率是40%,则燃油完全燃烧释放的热量=蟠誓1=2.208X108J,

T]40%

消耗燃油的质量机=2=管|给=4.8kgo

q4.6X107J/kg0

14.解:(1)大巴车的速度

v=72km/h=20m/s,

这段时间行驶的路程s=vt=20m/sx10x60s=1.2xl04m。

(2)这段路程内消耗柴油的质量m*池=p«iV=0.8xl03kg/m3