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专题14机械效率
中考考点分析 本专题中有关机械效率的计算及定性分析，测滑轮组的机械效率的实验等是各地普遍考查的重点.题型主要有选择、填空、作图、实验探究及计算题等． 纵观近年全国中考题，有关机械效率的计算题常与功率、压强、密度、浮力结合在一起考查，难度明显增大.
【母题1】（真题来源：宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是　　
A．效率越高的机械，功率越大
B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高
D．功率越大的机械，做功越快
【分析】（1）功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；
（2）机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大。
【解答】解：、机械做功快慢与机械效率没有关系。故错误；
、由可以看出，功率大小决定于做功多少和所用时间。做功较多，时间不确定，功率大小不能确定。故错误；
、机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故错误；
、功率描述的是物体做功的快慢，所以功率越大的物体，做功越快。故正确。
故选：。
【名师点评】 本题考查了我们对机械效率、功率的理解和应用，使用机械时省力情况、功率大小、效率高低之间没有必然联系。
【母题2】（真题来源：江西）明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属于 　 　（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴” ，使用时，机械效率　　1（选填“”“ ”或“” 。
【分析】（1）根据使用桔槔时动力臂与阻力臂的关系判断杠杆的类型；
（2）由于存在额外功，机械效率小于1。
【解答】解：使用桔槔时，桔槔能绕悬挂点转动，桔槔属于杠杆；
用桔槔汲水时，要提升桔槔、水桶做额外功，使得有用功小于总功，机械效率。
故答案为：杠杆；。
【名师点评】 本题考查了简单机械的识别及杠杆的机械效率的分析，基础题目。
【解法技巧】 ①首先要明确机械效率的物理意义：机械效率是机械性能的重要标志之一，它反映机械对总功的利用率；②然后从机械效率的公式入手分析：由公式可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越少,机械效率越高。可见，机械效率与机械是否省力、做功多少、做功快慢都无关。
1．（真题来源：文登区模拟）甲、乙两机械的效率分别是、，则下列说法正确的是　　
A．使用甲机械省力
B．乙机械的额外功在总功中占的比例大
C．使用甲机械做功快
D．在相同时间内，使用甲机械完成的功多
【分析】（1）机械效率是指有用功占总功的百分比；
（2）功率是表示做功快慢的物理量。
【解答】解：．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与是否省力无关，故错误；
．乙的机械效率较低，说明有用功占总功的比例小，相应的，额外功占总功的比例就比较大，故正确；
．功率是表示做功的快慢，而功率与机械效率没有必然的联系，故错误；
．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与做功的多少无关，故错误。
故选：。
2．（真题来源：定远县校级模拟）正确理解物理概念是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是　　
A．功率大的机械，做功一定快
B．做功多的机械，功率一定大
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到
【分析】（1）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；
（2）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于。
【解答】解：、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故正确；
、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故错误；
、机械效率与做功快慢没有关系。故错误；
、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于．故错误。
故选：。
3．（真题来源：越秀区二模）如图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的　　
A．总功较大 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较低
【分析】；。
【解答】解：由图可知，，，，，
由可得，，，故错误；
由可得，，，故正确、错误。
故选：。
【母题1】（真题来源：遵义）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水，筒车旋转一周所用时间为。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，取
（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；
（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
（3）若水流冲击筒车的功率为，求筒车旋转一周取水的机械效率。
【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，机械能为动能和势能的和；
（2）根据求出该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
（3）根据求出水流所做的功，然后根据机械效率的定义求出机械效率的大小。
【解答】解：（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能；
（2）该筒车旋转一周提升的水的质量为：；
对水所做的功为：；
（3）水流冲击筒车的功率为，水流所做的功为：；
筒车旋转一周取水的机械效率为：。
答：（1）水的动能转化为重力势能；
（2）该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功为；
（3）筒车旋转一周取水的机械效率为。
【名师点评】 本题考查了动能和势能的转化、功的计算、机械效率的计算，难度不大。
【母题2】（真题来源：宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量的木箱，长，高的固定斜面，他用的力拉绳，使木箱以的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功。已知动滑轮质量，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，取。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
【分析】（1）已知斜面长和木箱的运动速度，根据公式可得运动的时间；
（2）先判断动滑轮上绳子的股数，又知绳子自由端移动的速度是物体移动的倍，利用公式可得功率；
（3）利用公式求得有用功，求得总功，根据公式求得机械效率；
（4）利用公式可以求得克服动滑轮重力所做的功，克服摩擦力做的功等于总功减去有用功、克服动滑轮重力所做的功以及因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功，再根据公式可得摩擦力大小。
【解答】解：（1）木箱移动的距离：
，
木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：
；
（2）由图知，动滑轮上绳子的股数，
绳子自由端移动的速度：
，
拉力的功率：
；
（3）物体的重力：
，
机械做的有用功：
，
绳子自由端移动的距离：
，
机械做的总功：
，
整个装置的机械效率：
；
（4）动滑轮的重力：
，
克服动滑轮重力所做的功：
，
克服摩擦力做的功：
，
斜面对木箱的摩擦力为：
。
答：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为；
（2）小马同学拉力的功率为；
（3）整个装置的机械效率为；
（4）斜面对木箱的摩擦力为。
【名师点评】 本题主要考查了机械效率及功的计算公式的应用，应注意分析额外功的产生原因，并能灵活应用功的公式求解。
【解法技巧】 ①审题：明确已知量和待求量；进而分析额外功产生的原因；②然后根据已知量选择合理的公式分别表达出；③最后利用 注意：对于滑轮组来说，若已知物体移动的距离或速度，可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度.即s绳=nh物；vF=2vG.若不计摩擦或绳重，表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的，此时额外功的大小为：
1．（真题来源：榆林模拟）如图是液压起重车的示意图。使用时液压杆将起重臂顶起，同时通过与钢索连接的电动机工作，可将重物吊起到需要的地方。
（1）如图所示的滑轮是 　 　滑轮，液压杆顶起起重臂的过程中，该起重臂可看做一个 　　杠杆。
（2）当起重臂在如图位置稳定后，电动机将重为的物体以0.5 的速度匀速吊起，此时滑轮组的机械效率是，若此过程中不计绳重和摩擦，则电动机对钢索的拉力为 　　；在不超过钢索的承受范围，被提升的重物越重，滑轮组的机械效率越 　　（选填“小”或“大” 。
【分析】（1）根据轴心是否随圆轮的转动而移动来判断滑轮的类型；由图可知，液压杆对起重臂的力是动力，物体对起重臂末端的拉力是阻力，根据动力臂和阻力臂的大小可判断起重臂的类型；
（2）根据不计绳重和摩擦，可求出电动机对钢索的拉力；根据不计绳重和摩擦，
可得出被提升的重物越重，滑轮组的机械效率的变化。
【解答】解：（1）由图可知，滑轮的轴心随圆轮的转动而移动，所以该滑轮是动滑轮；
由图可知，液压杆对起重臂的力是动力，物体对起重臂末端的拉力是阻力，支点在点，动力臂是支点到动力作用线的垂直距离，阻力臂是支点到阻力作用线的垂直距离，且阻力臂大于动力臂，所以起重臂是费力杠杆；
（2）由于不计绳重和摩擦，根据可知，电动机对钢索的拉力；
根据不计绳重和摩擦，
可知，被提升的重物越重，滑轮组的机械效率越大。
故答案为：（1）动；费力；（2）；大
2．（真题来源：历下区模拟）电动汽车是正在大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点。一辆电动汽车满载时整车对地面的压力为，轮胎和地面的总接触面积为，若该车满载时在平直路面匀速行驶了，车受到的阻力为，这个过程共消耗电能。取，通过计算回答，该车满载时：
①对地面的压强是多少？
②匀速行驶，牵引力做的功多少？
③此过程中电动机的效率是多少？
【分析】（1）已知车满载时对水平地面的压力，利用计算该车满载时对水平地面的压强；
（3）此过程中，汽车处于平衡状态，牵引力与阻力大小相等，利用计算汽车发动机做的有用功；
（3）利用计算汽车发动机的机械效率。
【解答】解：（1）车满载时整车对地面的压力，
对地面的压强；
（2）车满载时在平直路面匀速行驶，汽车处于平衡状态，
牵引力做的有用功，
机械效率。
答：（1）该车满载时对水平地面的压强为；
（2）牵引力做的功；
（3）此过程中，电动机的机械效率为。
3．（真题来源：蕲春县校级模拟）我国将于2035年全面禁售燃油汽车，用电动汽车替代传统燃油汽车成为趋势。表格中是某公司最新型水陆两用电动汽车（如图）的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为，请回答下列问题：
（1）电动汽车在地面上时对水平地面的压强是多大？
（2）若电动汽车在水面上匀速行驶，其排开水的体积多大？
（3）若电动汽车的电能转化为机械能的效率为，汽车在水上与陆地上匀速行驶时速度为，电动汽车在时间消耗的电能为时，求电动汽车匀速行驶所受阻力为多少？（用已知量的字母表示）
空车质量 轮胎与地面总接触面积 电池容量 最高时速 最大功率
【分析】（1）已知电动汽车本身和司机的质量，根据得出整车的总重力，电动车对地面的压力等于总重力，根据求出电动汽车在地面上时对水平地面的压强；
（2）在水面匀速行驶时，该车处于漂浮状态，根据浮力等于重力和阿基米德原理得出排开水的体积；
（3）电动汽车消耗的电能时，根据电动汽车的电能转化为机械能的效率为得出电能转化为的机械能，根据二力平衡条件结合计算出电动汽车匀速行驶所受阻力。
【解答】解：（1）电动汽车载司机一人时，则整车的总重力：
；
电动车对地面的压强：
；
（2）在水面匀速行驶时，该车处于漂浮状态，浮力等于重力，即，
由可得，其排开水的体积：
；
（3）电动汽车消耗的电能为时，电动汽车的电能转化为机械能的效率为，
则电能转化为的机械能：，
因为汽车匀速行驶，所以汽车受到的阻力等于牵引力等于，即，由可得，电动汽车匀速行驶所受阻力：。
答：（1）电动汽车在地面上时对水平地面的压强是；
（2）电动汽车在水面上匀速行驶，其排开水的体积是；
（3）电动汽车匀速行驶所受阻力为。

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