中考物理效率计算大全 9页

形形色色的效率计算 考点分析 ‎ 我们已学过机械效率，而在近些年的中考中，效率已不再局限于机械效率，凡是涉及到能量的转移或转化，都会涉及到效率问题。在能量的转移（或转化）中，转移（或转化）之后的能量与转移（或转化）之前的能量的比值就是效率（或叫转移率或转化率），思考下面的一些实例，就可理解效率问题。‎ ‎1.应用太阳能加热物体时 W有=Q吸=cmΔt（即物体吸收的热量） W总=获得的太阳能（根据题目信息计算）‎ ‎2.电热转换效率 W有=Q吸=cmΔt（即物体吸收的热量） W总=Pt（即用电器消耗的电能）‎ ‎3.电力转换效率 W有=Fs（即自行车通过这段距离所做的功） W总=Pt=UIt（即自行车这段时间内消耗的电能）‎ 4. 力热转换效率 W有=Fs（即所做的有用功） W总=Q放=qm（燃料燃烧释放的热量）‎ ‎5.光电转化效率：指输出的电能占消耗光能的百分比 效率η=×100％，区分有用的和总的能量是解决此类问题的关键所在。‎ 典例剖析 ‎【典例1】为了解决老师们在办公时的饮水问题，学校新进了一批台式温热饮水机，其铭牌如下表所示。右图是饮水机的简化电路图，S是用感温材料制成的温控开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝。请计算：‎ ‎（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？      ‎ ‎（2）正常工作时，该饮水机将热水罐中0.6kg、18℃的水加热到93℃，用时6min。则该饮水机的加热状态时热效率为多少？   ‎ ‎（3）如果要使R2在保温状态时的功率是加热时的功率的一半，R1和R2的比值是多少？‎ ‎【典例2】长江三峡工程是一座集防洪、发电、航运和供水等综合利用的巨大水利水电工程。其主要技术数据如下表所示：根据上述数据计算：‎ 大坝高度/m 大坝长度/m 最高蓄水位/m 平均流量m3/min 总库容量/m3‎ ‎185‎ ‎2335‎ ‎175‎ ‎4×1010‎ ‎8.5×105‎ ‎（1）蓄满水时大坝底部受到水的压强多大？‎ ‎（2）每小时水流对水轮机所做的最大功为多大？ ‎ ‎（3）若利用水流发电的效率为40%，发电机所能达到的最大功率是多大？‎ 跟踪训练 一、应用太阳能加热物体时 ‎1.我们生活的佳木斯地区，到了冬季，因日照时问短，太阳能热水器的水达不到所需温度，为此人们研制了太阳能、电能两用热水器．大鹏家最近就安装了一台这样的两用热水器，如图所示，铭牌如下：‎ ‎（1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时需要吸收多少热量？（1L=10-3m3）‎ ‎（2）大鹏将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作多长时间？‎ ‎（设电能全部转化为热能）‎ ‎（3）在上述（2）情况下，加热器正常工作实际用了3小时，则此热水器的效率为多少？‎ ‎（4）仅就太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？（写出一条即可）‎ ‎2.太阳能热水器是利用太阳能来对水加热的一种设备。小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10米高的屋顶上，现需要将初温为10℃100kg的水，加热到60℃，则：（g取10N/kg）‎ ‎（1）把这些水从地面送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？‎ ‎（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？‎ ‎（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热，其电辅助加热设备的功率为1500W，热效率是70%，若不计热损失，加热这些水需要多长时间？‎ 二、电热转换效率 ‎1.小明家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌如图甲所示。若自来水的温度是10℃，充满水后，小明将调温开关调到如图乙所示的位置。接通电源，加热指示灯亮；达到设定温度时，加热指示灯熄灭。请你帮助小明回答下列问题：加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水一共吸收多少热量？若不考虑能量损失，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？若实际经过2h30min指示灯才熄灭，则热水器的效率是多少？[C水=4.2×103J/（kg·℃）] ‎ ‎2.一家用电热水器的铭牌如下表所示。‎ 甲 乙 桃花牌全自动电热水器 型号：THP2-12D 容量：12L 额定功率：2KW 类别：防触电保护一类 额定电压：220V 净重：22Kg 出厂时间：年月日 编号：2003031000‎ 桃花厨房设备有限公司制造 根据铭牌所提供的信息。解答下列问题：‎ ‎（1）为了安全起见，该电热水器使用的插座应选用图中的哪一个？‎ ‎（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻多大？‎ ‎（3）将该电热水器装满水加热，使水温有20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？[C水=4.2×103J/（Kg·℃）]‎ ‎（4）若电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，则第（3）问中的加热过程需要多长时间？‎ 三、电力转换效率 ‎1、随着科学技术的发展，电动自行车是目前较为时尚的代步工具。某厂生产的一种自行车，其主要参数如下表所示：‎ 车人质量m 电池 充电 电动机 电动机效率 车速 绕行里程 ‎80kg ‎36V10Ah ‎6-8h ‎36V180W ‎6m/s ‎  表中“36V  10Ah”指的是输出电压为36V，工作电流与工作时间乘积为10A每小时。如果电动自行车在平直公路上行驶时所受阻力f与行驶速度v 和自行车队对地面压力N（N的大小等于mg)成正比，即f=kmgv，其中k=5.0×10-3s/m，g取10N/kg。求：‎ ‎（1）该电动自行车正常行驶时的电流多大，一次充电可行驶多长时间？ ‎ ‎（2）自行车匀速行驶时有用功功率多大？效率是多少？ ‎ ‎（3）自行车电动机还配有功率为P/=80W的低速档，当自行车在平直公路上以此低速档匀速行驶时，其速度为多大？（设功率不变）（注意：阻力随速度大小而改变）‎ ‎2.目前在我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。‎ 型号 额定电压 额定电流 最大载重 最大时速 自重 X2005HGx ‎36V ‎5A ‎55kg ‎20Km/h ‎20kg ‎（1）这种电动车以最大速度行驶时阻力为车重的0.04倍.某人满载时以最大车速行驶1h，克服摩擦力做得功是多少？ ‎ ‎（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？‎ ‎（4）如果用汽油驱动它，效率为40%，需要多少汽油？（汽油热值：4.6×107J/kg）‎ ‎3.现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力．某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω．‎ ‎（1）电动机的工作原理是什么？‎ ‎（2）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？‎ ‎（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象．‎ ‎4.有一台直流电动机在220V的电压下工作时，电流为35A。用它匀速提升质量为1400kg的货物，在2s内提升了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：‎ ‎（1）2s内电动机对货物做了多少功？‎ （2） 这期间电动机的效率是多少？‎ ‎（3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？ （4）电动机线圈电阻是多少？‎ 四、 力热转换效率 ‎1.从2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能，还能减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点。 （1） 请写出使用乙醇汽油的两点好处？ ① __________________________________________； ②______________________________________．  （2） 根据下表给出的一些液体的密度，求乙醇汽油的密度。‎ ‎（3）某型号汽车使用上述乙醇汽油，在水平路面上匀速行驶，受到的阻力是920N，每行驶100 km耗油10L，求该车此时的效率。（乙醇汽油的热值为4.6×107J/kg，计算结果保留百分数的整数位）‎ ‎2.红枫湖乘坐快艇是水上娱乐项目。为了保护环境，红枫湖风景区用汽油作为快艇的燃料。下表为某种快艇的部分技术参数：(g=10N／kg)‎ ‎ (1)为保证安全，快艇上乘客的质量之和不得超过多少千克 ‎ (2)已知该快艇使用的汽油热值约为4.6×107J／kg，密度约为0.7×103 kg／m3，它在水中匀速航行时所受的阻力f=1400N，若发动机的效率为25％，则该快艇匀速行驶46 km耗油多少升? ‎ 五、光电转化效率 ‎1.2007年5月，恒基伟业以创新的技术和理念推出了全球首部光能手机．该手机说明书的部分内容如下表．‎ 太阳能光电板 电池 钢化玻璃+太阳能晶片+PCB+背面焊盘，实用美观，耐磨损，抗摔击．‎ 充电电压3.5V，充电电流130mA；工作(通话)电压3.5 V，工作电流80mA．充电40min，可通活26min．‎ ‎(1)在阳光下，太阳能光电板将太阳能转化为     能，并由充电电池进一步转化为          能。‎ ‎(2)电池的放电与充电的能量转换效率为        ．‎ ‎2.某种游艇是以太阳能为动力，不仅节约能源而且无污染，它的关键技术部件是光电转换板，此板接受太阳光的面积是8米2，当板正对太阳光时能够产生120伏的电压，游艇上的自动装置使光电转换板始终与阳光垂直，向电动机提供10安的强大电流。电动机线圈的直流电阻是4欧，太阳光垂直照射到单位面积上的辐射功率为1．0×l03瓦／米2。根据以上信息，求：‎ ‎（1）该光电转换板的效率（2）电动机把电能转化为机械能的效率。‎ 形形色色的效率计算参考答案 ‎【典例1】(1）由表中数据得出电压和功率，则由功率公式可求得电流． （2）由消耗的总功率和水的内能增加量可求得热效率． （3）分别列出两种情况下的功率表达式，两灯的功率关系可求得电阻． （1）I==2.5A（2）Q水=mc△t=189000J，W=Pt=550W×6×60s=198000J，则η=×100％=95% （3）S闭合时加热，则有：P1=；S断开时是保温，则有：P2=（）2R2， 依题意，有：P2=P1，代入数值，解得：=-1‎ ‎【典例2】（1）由题知，蓄满水时水深h=175m，‎ 大坝底部受到水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×175m≈1.72×106pa； （2）1min水流对水轮机所做的最大功： W=Gh=ρgvh=1.0×103kg/m3×8.5×105m3×9.8N/kg×175m≈1.46×1012J；‎ 每小时水流对水轮机所做的最大功：W总=W×60=1.46×1012J×60=8.76×1013J；‎ ‎（3）由η=W有W总×100%得：W有=η×W总=40%×8.76×1013J≈3.5×1013J， P=W有t=3.5×1013J3600S≈9.72×109W．‎ 一、 应用太阳能加热物体时 ‎1. ‎②‎ ‎③‎ ‎④节能、环保 ‎2.（1）根据重力的计算公式G=mg=100kg×10N/g=1.0×103N       根据功的计算公式W=FS得：W=Gh=1000N×10m=1.0×104J （2）根据热量的计算公式Q=Cm△t得： Q吸=C水m水（t末-t初）=4. 2×103J/ （kg·℃）×100kg×（60一10）℃=2.1×107J                                   （3）根据题意有Q吸＝Wη=2. 1×107J         根据电功的计算公式W=Pt得：t=W/P=3×107J /1500W=2×104s       ‎ 二、电热转换效率 ‎1.解：（1）V = 55L = 55×l0-3m3 ，m ＝ ρV ＝1.0×103kg／m3×55×10-3m3 = 55kg ， Q吸 = cm（t-to）＝4.2 × 103J／（kg·℃）×55kg ×（60℃-10℃）=1.155×107J 。 （2）因为不考虑热损失，所以W = Q = 1.155×107J ，所需要的时间t = W／P= 1.155×107J／1500W = 7700s  （3）t'= 2h30min = 9000s ，W'= Pt'= 1500W×9000s =1.35×107J ，则热水器的效率q= W／W'=1.155×107J／1.35×107J = 85.6％‎ ‎2.（1）乙（2）I=P/U=2000W/220V=9.09A R=U/I=220V/9.09A=24.2Ω （3）m=ρV=1×103kg/m3×12×10-3 m3=12kg Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×12kg×(60℃－20℃)=2.016×106J （4）Q放=Q吸/η=2.016×106J/80%=2.52×106J t=W/P=Q放/P=2.52×106J/2000W=1260s=21min 三、电力转换效率 ‎1.（1）该电动自行车正常行驶时的电流为5A；一次充电可行驶2h．（2）自行车匀速行驶时有用功功率为144W，效率为80%．（3）速度为4m/s．‎ ‎2.（1）克服摩擦力做的功是6×105J．（2）1h内此车所消耗的电能是6.48×105J． （3）此电动车的效率是92.6%．（4）消耗汽油33g．‎ ‎3.（1）通电导线在磁场中受力运动的原理制成的。（2）1.98×107J、9×105J（3）电能转化为内能，温度升高，漆包线烧坏闻到焦糊味道 ‎4.（1）电动机对货物做的功为14000J．（2）电动机的效率是90.91%． （3）根据题意可知电能转化为机械能、内能．‎ 四、力热转换效率 ‎1.①降低污染物的排放（或保护环境）； ②节约石油资源； ③一种新型清洁燃料  （2）乙醇汽油密度为  ρ =＝（ρ汽V汽＋ρ酒V酒）/　（V汽＋V酒） 有用功为W有＝FS＝920N×105ｍ＝9.2×107J  总功为W总＝Q放＝ｍq=0.71×103×10×10-3×4.6×107（J ）= 3.266×108J， 所以效率为η＝W有/ W总＝ 9.2×107J/3.266×108J = 28%。‎ ‎2.(1)  F浮=m排g=1400kg×l0N／kg=1.4×104N G艇=mg=1000kg×10N／kg=104N ‎    C人=F浮一G艇=1.4 × 104N一104N=4000N =400kg ‎(2)  W有==1400N ×46000m=6.44×107J ‎    Q放==2.58×108J ‎    ‎ ‎    ‎ 五、光电转化效率 ‎1.（1）电、化学；（2）40%．‎ ‎2.（1）光电转换板为电动机提供的功率为1200W． （2）光电转换板的效率为15%． （3）电动机把电能转化为机械能的效率为66.7%．‎