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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 功率的计算 机械效率的计算 增大或减小机械效率的方法 试题正文
  • 计算题
    以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如下图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10-3m3；井中水面到地面的高度为5 m，水的密度是1.0×103 kg / m3。不计摩擦及绳和摇柄质量。取g＝10N/ kg。（1）当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？
    （2）当人通过辘轳将装半桶水（体积为4×10-3m3）的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？
    （3）根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。
    （4）请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。（答出两条即可）

    本题信息：2012年山东省中考真题物理计算题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如下图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10-3m3；井中水面到地面的高度为5 ...” 主要考查您对

功率的计算

机械效率的计算

增大或减小机械效率的方法

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功率的计算公式：
（1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
（2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

公式法计算功率：
     运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：

(1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率多大?
解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
（1）0.24m/s
（2）
（3）

例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ海水=1．03×103kg／m3。
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3，密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动，求该力的大小。
(3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。

解析：（1）由液体压强公式得，，
（2）物体在水下受平衡力的作用，则
则
（3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
答案：（1）7.21×105Pa（2）334N（3）87.5W


机械效率的定义：
有用功跟总功的比值叫做机械效率；

计算公式：
η=
机械效率的意义：
（1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

（2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。
功，功率和机械效率的比较：
物理量 物理意义 定义 符号 公式 单位 说明
功 做功即能量的转化 有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功 W W=Fs J l. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系
功率 做功快慢 单位时间内完成的功 P W(国际单位)
kW，MW（常用单位）
机械效率 反映机械性能的物理量 有用功占总功的总值 η 无

汽车的机械效率和功率：
    机械效率与功率是两个完全不同的概念。
    这两个物理量是从不同方面反映机械性能的，它们之间没有必然的联系。
    功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％r～ 40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%，但功率却只有凡瓦特。

增大、减小机械效率的方法：
     如果有用功不变，我们可以通过减小额外功.（减少机械自重.减少机械的摩擦）来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。


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