2023年中考九年级物理综合题专项训练：机械效率
一、综合题
1．观察水泵的铭牌：
这里说的铭牌，是指固定在机器上的一个小标牌，上面标有机器的主要规格和性能，其中包括机器的功率等．例如一台水泵（水泵，就是抽水机，它自己是不会转动的，需要电动机、内燃机等其他动力机械来带动它，因此存在着功率配套的问题），其铭牌如下：
型号 8B13 扬程 12.7m
流量 270m3/h 允许吸上真空高度 5m
轴功率 11.3kW 转速 1450r/min
配套功率 17kW 效率 83%
出厂编号 ×××× 重量 111kg
××水泵厂 出厂日期×年×月
（1）在这一铭牌中，你能大致看懂哪几项？把它的意义写下来．
（2）铭牌中标明的效率是多少？有用功是什么？你认为它做了哪些额外功？
2．如图所示，小明分别使用甲、乙图中两种不同的机械将同一物体M匀速提升同样高度。测得两次拉力F甲、F乙和物体M所受的重力G如下表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体M上升高度的2倍。
（1）从表中数据可知：甲机械 （选填“省力”“费力”或“不省力也不费力”），甲机械所做的有用功 （选填“大于”“等于”或“小于”）乙机械所做的有用功：
（2）乙提升物体M时的机械效率是
F甲 F乙 GM
10N 5N 8N
3．为了迎接扬州建城2500周年，建筑工人对扬州古建筑进行维修，需要将建筑材料运送到6m高的楼顶上，工人搭建了长12m、高6m的斜面．工人沿斜面方向施加400N的拉力匀速将重为600N的建筑材料成功运上楼顶，如图所示．求该过程中：
（1）工人所做的有用功和总功；
（2）斜面的机械效率；
（3）工人所做的额外功和物体所受斜面的摩擦力．
4．某同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦．如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断．每次均是匀速拉动绳子，且提升高度都为10m．图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象．请根据有关信息完成以下问题：
（1）每个滑轮的重力G动；
（2）绳子能承受的最大拉力F大；
（3）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率．
5．消防水泵要在1h内把75m3水抽到10m高处，求：
（1）水泵的功率．
（2）若水泵的效率为80%，应配备一个输出功率多大的电动机？
6．质量为2.5t的小型载重汽车，额定功率为100kW，车上装有5t的砂石，已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.2倍，汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底，消耗汽油2kg，然后又以额定功率行驶100s的时间，将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场（g=10N/kg），求：
（1）2kg的汽油完全燃烧放出多少热量？（汽油的热值取4.5×107J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶的功率为多少？
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？
7．为了开发和利用深海的资源，我国某科研考察队在远海进行科学实验时，使用母船上的起降设备，将我国最新自主研制的“潜龙三号”无人潜水器，从母船甲板上吊起并降到海面上，如图甲所示，该起降设备利用了液压装置、杠杆、滑轮组等，“潜龙三号”潜水器是我国最新研制的具有高智能的自动巡航潜水器，长3.5米、高1.5米、重1.5吨，可抵达3850米深海连续航行42小时48分钟、航程15682公里。
（1）起降设备中滑轮组的结构示意图如图乙所示，请你用笔画线代表钢丝绳，画出最省力的绕线方法。
（2）该起降设备若在1min内将“潜龙三号”匀速提升了20m，该过程中钢丝绳的拉力由电动机提供，电动机的输出功率是10kW，则钢丝绳的拉力是多少
（3）该滑轮组的机械效率是多少
8．根据题意填空
（1）有用功 ；
（2）额外功： ；
（3）总功 ；
（4）机械效率： ；
（5）η＜1的原因： ．
9．随着我国人民生活水平的提高，家庭小汽车作为一种普通的交通工具已走进千家万户。
（1）汽车发动机一般是汽油机，在 冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能；完全燃烧1kg的汽油能够释放 J的能量；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（2）阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，根据图表给出的信息，该内燃机的效率为 %。
（3）为确保发动机正常工作，需对其冷却。一般使用水来充当冷却剂，你认为有什么优点（只写一种）： 。
10．质量为2.5t的小型载重汽车，额定功率为100kW，车上装有5t的砂石，已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.02倍，汽车先以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶到山坡底，消耗汽油2kg，然后又以额定功率行驶100s的时间，将砂石从坡底运送到50m高的坡顶施工现场（g=10N/kg），求：
（1）2kg的汽油完全燃烧放出多少热量？（汽油的热值取4.5×107J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶的功率为多少？
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？
11．有一个箱子需要从地面搬到汽车上，小明和小红分别用图甲、乙所示的两种方法搬运．则：
（1）两人克服箱子的重力做的功 （填“相同”或“不同”），但小红的方法会 ；
（2）两种方法中效率高的是 （填“甲”或“乙”）
12．如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10kW， 重物重3500N，动滑轮重500N．机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计．
（1）假设要将重物匀速提升5米，则小机车对滑轮组做的总功有多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？
13．某大学的两位研究生设计发明的“都市蚂蚁”概念车如图所示，这款概念车小巧实用，有利于缓解城市交通拥堵。已知“都市蚂蚁”概念车的主要参数如下：（g取10N/kg）
（1）若每位乘客的质量均为50kg，乘载两人的“都市蚂蚁”车对水平路面的压强为多大？
（2）若“都市蚂蚁”车电动机的输出功率为1000W，匀速行驶1×104m过程中做功为2×106J，则在此过程中“都市蚂蚁”车受到的牵引力是多大？“都市蚂蚁车”的行驶速度多大？
（3）若想将此车改进成“水陆两栖蚂蚁”车，上述乘载两人的“都市蚂蚁”车若能浮在水面上，露出水面的体积是多少？
14．如图1，从深井中匀速提取泥土，动滑轮和筐总重力为30N。图2是某次拉力做的功W随绳自由端拉下的长度s变化的关系。不计绳重和摩擦，求：
（1）当s为10m时，由图2可知拉力做了 J的功，筐和泥土上升了 m；
（2）拉力为 N，筐中泥土的重力是 N；
（3）本次利用该装置提升泥土的机械效率 。
15．两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具，倍受年轻人的喜爱(如图所示).下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数：
（1）若该电动车以额定功率工作，求锂电池充足一次电最多可骑行的时间
（2）锂电池充足电后，电动车在平直的公路上匀速行驶，受到的平均阻力为96N，最多能连续行驶17.28km，求电动车工作的效率
16．汽车是常见的交通工具，随着人们生活水平的提高，汽车也走进了普通百姓的家庭．它应用了物理声、光、热、力、电等很多方面的知识与技术，请你运用所学的物理知识简要回答下列问题：
（1）有些轿车的尾部安装了导流板，如图所示．它的作用主要是在轿车高速行驶时，增加对地面的压力，提高车轮的抓地性能．则导流板横截面的形状是 ( )
A． B．
C． D．
（2）小轿车上都装有一个用来提醒司机是否关好车门的指示灯．四个车门中只要有一个门没关好（相当于一个开关断开），指示灯就发光提醒．如图所示四个电路中，能体现该装置工作原理的是 ( )
A． B．
C． D．
（3）小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW．(汽油的热值为4.6×107J/kg) 求：①汽车匀速行驶时速度为多少？
②汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
③汽车发动机的效率是多少
答案解析部分
1．【答案】（1）解：轴功率：11.3kw，是指水泵的输出功率．
配套功率：17kw，是指能带动它的动力功率．
转速：1450r/min，是指每分钟转1450转．
（2）解：效率：83%，是指有用功占总功的百分比．
有用功就是抽上去水的重力与抽水高度的乘积．
克服摩擦做的功，就是额外功．
2．【答案】（1）费力；等于
（2）80%
3．【答案】（1）3600J；4800J
（2）75%
（3）1200J ；100N
4．【答案】（1）解：由图可知：当物体重200N时，机械效率为50%．
由公式η= 的变形得：G动= ﹣G物= ﹣200N=200N，由图可知动滑轮为两个，所以每个滑轮重100N．
（2）解：当绳子要被拉断时拉力最大，由图可知物体在1800N时绳子断了，
则F= = =500N；
（3）解：把G动=200N代入公式η= = =80%
5．【答案】（1）解：水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×75m3=7.5×104kg
水的重力为G=mg=7.5×104kg×10N/kg=7.5×105N
克服重力做功W=Gh=7.5×105N×10m=7.5×106J
水泵的功率为P= = ≈2083.3W
（2）解：电动机的功率为P动= = ≈2604W
6．【答案】（1）解：汽油燃烧放出的热量为：
Q=mq=2kg×4.5×107J/kg=9×107J
答：2kg的汽油完全燃烧放出9×107J热量；
（2）解：汽车的总重G总=m总g=（2.5+5）×103kg×10N/kg=7.5×104N，
f=0.2G总=0.2×7.5×104N=1.5×104N，
由于汽车匀速运动，则受到的阻力为f=F=1.5×104N；
汽车在平直公路上匀速行驶的功率P= = =Fv=1.5×104N×15m/s=2.25×105W
答：汽车在平直公路上匀速行驶的功率为2.25×105W；
（3）解：汽车在斜坡上做的有用功为：
W有用=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×50m=2.5×106J，
由P= 可得，总功W总=P额t=100000W×100s=1.0×107J，
则机械效率为：
η= ×100%= ×100%=25%
答：汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是25%．
7．【答案】（1）
（2）解：钢丝绳端移动的距离：s＝nh＝4×20m＝80m，把“蛟龙号”提升20m拉力做的功：W＝Pt＝10000W×60s＝6×105J.钢丝绳的拉力：F＝ ＝7500W
（3）解：“蛟龙号”的重力：G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，有用功：W有＝Gh＝1.5×104N×20m＝3×105J，滑轮组的机械效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝50%
8．【答案】（1）对人们有用的功
（2）对人们没有用但又不得不做的功
（3）有用功与总功之和
（4）有用功与总功的比值
（5）有用功总小于总功
9．【答案】（1）做功；4.6×107J
（2）30
（3）水的比热容较大
10．【答案】（1）解：Q放=mq=2kg×4.5×107J/kg =9×107J
答：2kg的汽油完全燃烧放出的热量是9×107J
（2）解：G= mg =（2.5t+5t）×10N/kg =7.5×104 N
P＝Fv=0.02Gv=0.02×7.5×104 N ×15m/s=2.25×104 W
答：汽车在平直公路上匀速行驶的功率为2.25×104 W
（3）解：W有用=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×50m=2.5×106 JW总=Pt=100×103W×100s=107 J
η=W有用/W总×100％=2.5×106 J/107 J×100％=25％答：汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是25%.
11．【答案】（1）相同；省力
（2）甲
12．【答案】（1）解：此滑轮是动滑轮，机车对重物的拉力是重物与动滑轮总重力的一半，F=(3500N+500N)/2=2000N，
机车运行距离是物体移动距离的2倍，S=10m，
机车做功W=FS=2000N×10m=20000J；
答：假设要将重物匀速提升5米，则小机车对滑轮组做的总功有20000J；
（2）解：滑轮组的有用功W有=Gh=3500N×5m=17500J，
机械效率： ；
答：滑轮组的机械效率是87.5%；
（3）解：重物是1m/s，则机车速度v=2m/s，机车最大输出功率P=10000W，
牵引力为F=P/v=10000W/2m/s=5000N，
2F=G动+G物，则G物=2×5000N-500N=9500N。
答：若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为9500N
13．【答案】（1） 2.5×105pa
（2）200N；5m/s
（3） 0.25m3
14．【答案】（1）1250；5
（2）125；220
（3）88%
15．【答案】（1）解：W=UIt=48V×12A×3600s=2073600J
t=
（2）解：W=Fs=96N×17280s=1658880J
16．【答案】（1）C
（2）D
（3）72km/h；1150N；40%
