中考物理效率計(jì)算問題分析[文檔資料]

中考物理效率計(jì)算問題分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 在初中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生認(rèn)識了一些簡單的機(jī)械，并用實(shí)驗(yàn)得出任何機(jī)械在使用過程中都有一定的效率。在熱學(xué)上也存在著一定的效率，就是熱機(jī)效率。當(dāng)然生活中也存在著其他的各種效率，究其原因是在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中不可能被全部利用，總有一部分損失掉。無論如何，能量的總量是不變的，在分析問題時(shí)，我們先確定總能量，然后再明確真正利用了多少能量，也就是能量的轉(zhuǎn)化率或能量的轉(zhuǎn)移率。在近幾年的中考中這類問題 頻繁的出現(xiàn)，題型主要為選擇和填空，在計(jì)算題中也很容易出現(xiàn)，本文就其幾類問題進(jìn)行分類解析，以供參考。 一、做功中的機(jī)械效率 例 1 在使用一滑輪組時(shí)將一個(gè) 100N 的物體吊起上升了l0m，繩子自由端被拉上 50m。求所用拉力的大小。 解析：本題是人利用滑輪組提升重物的問題，人利用滑輪組對物體做功，所以要克服物體重力做的功為有用功，拉力 F 做的功為總功。 解： h=10m G=100N S=50m 由 S=nh 得 n=5 所以有 5 條繩子來承擔(dān)重物 所以 F=0.2G=20N 當(dāng)然本題只是求解了拉力，也可以再加一問，計(jì)算機(jī)械效率，這就要求計(jì)算出有用功，總功等一系列的問題。 二、燃料燃燒類 例 2 一學(xué)校用鍋爐給學(xué)生供開水，將質(zhì)量是 200 千克的水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，共計(jì)用了 6 千克的無煙煤。無煙煤的熱值為 34000000J/kg。求： （ 1） 鍋爐中的水吸收了多少的熱量？ （ 2） 無煙煤完全燃燒完所放出的熱量？ （ 3） 用這個(gè)鍋爐的效率為多少？ 解析：本題計(jì)算的過程中可以看出水吸收的熱量由燃燒無 煙煤來提供，水吸收的熱量可以用吸熱公式來計(jì)算，因?yàn)樗某鯗匾阎?，質(zhì)量和比熱容也已知，只有末溫度沒有直接給出，但是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水燒開后的溫度為 100 攝氏度，而無煙煤完全燃燒放出的熱量又可以計(jì)算得知，此鍋爐的效率等于水吸收的熱量除以燃燒無煙煤放出的熱量。 例 3 某鍋爐效率為 40%，內(nèi)裝 500L 溫度為 20 的水，要把這些水燒開，不計(jì)其他熱損失，需要燃燒多少千克無煙煤？無煙煤的熱值為 34000000J/kg。（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下） 解析：由水的體積可以計(jì)算出水的質(zhì)量，又由水的初溫度和末溫度及 比熱容可以計(jì)算出水總共吸收的熱量，題目中很明顯地給出無其他損失，由鍋爐的利用率就可得出無煙煤完全燃燒放出的熱量（水吸收的熱量除以 40%），在這里利用了熱效率的問題，起到了間接利用熱效率計(jì)算大型計(jì)算題的作用。最后用熱效率是可以計(jì)算出需要的無煙煤的質(zhì)量，也就是放出的熱量除以無煙煤的熱值。 例 4 為了適應(yīng)我省建設(shè) “ 綠色經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省 ” 戰(zhàn)略目標(biāo)的需要，定西城區(qū)二環(huán)路以內(nèi)的城市居民生活不能用蜂窩煤作燃料，全部使用煤氣提高燃料利用率。一個(gè)三口之家燒蜂窩煤平均每月消耗煤 70kg。 （ 1）一家庭月消耗煤完全燃 燒時(shí)放出的熱量？ （ 2）蜂窩煤爐的熱效率均為 20%。求一個(gè)家庭月燒煤散失的熱量？ 解析：本題是一道環(huán)保型的題目，提倡使用清潔能源，減少對環(huán)境的污染，主要講到了三口之家在一個(gè)月內(nèi)使用蜂窩煤作燃料完全放出的熱量，由題目得知一個(gè)月消耗的蜂窩煤的質(zhì)量，又已知煤的熱值，就可以算出完全燃燒放出的熱量。第（ 2）問蜂窩煤的熱效率為 20%，則有 80%的熱量散失掉了，也就是總熱量的 80%散失掉了，這樣就求出了一個(gè)家庭月燒煤散失的熱量。 三、熱水器類 例 5 國產(chǎn) 165 型單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸 直徑為 65毫米，活塞沖程長 55毫米，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為 9.58105 帕，飛輪的轉(zhuǎn)速是 1500 轉(zhuǎn) /分。 （ 1）求這種汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)做功的功率（不計(jì)摩擦損失）？ （ 2）如果滿負(fù)荷工作時(shí)每分鐘消耗 15克汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率是多少？（汽油的燃燒值為4.6107 焦 /千克） 解析：由氣缸直徑可以求得活塞面積，由做功沖程燃?xì)獾膲簭?qiáng)可得燃?xì)庾饔迷诨钊系膲毫?，又已知活塞沖程長度，便可求得每個(gè)做功沖程燃?xì)馑龅墓?，進(jìn)而根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速，則可求得此汽油機(jī)做 功的功率。本題還是相對比較難，學(xué)生主要是想不到對應(yīng)的物理情景，求第（ 1）問中的做功的功率，先計(jì)算出活塞表面所受的壓力，要計(jì)算功率，就從功率的定義出發(fā)，單位時(shí)間內(nèi)物體所做的功，時(shí)間為一分鐘，在力的方向上移動(dòng)的距離也可以用路程等于速度乘以時(shí)間，計(jì)算壓力的時(shí)候用到了壓強(qiáng)的定義式，將它變形，壓力等于壓強(qiáng)乘以受力面積。第（ 2）問內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的那部分為對機(jī)器做的有用功，而燃料完全燃燒放出的熱量等于質(zhì)量乘以熱值。有用功除以完全放出的熱量，就是該熱機(jī)的效率。 四、電動(dòng)機(jī)做功類 例 6 一臺拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī) 是四汽缸、四沖程的柴油機(jī)，汽缸的直徑為 95mm，活塞沖程為 127mm，第三沖程中氣體作用在活塞上的平均壓強(qiáng)是 196N/cm2，飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)是1200r/min，這臺發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少瓦？ 解析：柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，需連續(xù)經(jīng)歷四個(gè)沖程才完成一次做功的循環(huán)，即連續(xù)的四個(gè)沖程中，只有一個(gè)沖程是做功的，且在此四個(gè)沖程中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，即飛輪也就旋轉(zhuǎn)兩周。本題中，由飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以求出單位時(shí)間內(nèi)做功沖程的次數(shù)，再求出每個(gè)做功沖程燃?xì)馑龅墓?，便可求出其功率了。設(shè)活塞面積為 S，沖程長度為 l。可以算出燃?xì)鈱钊膲?力 F=pS=19671N=1.39104N 每個(gè)做功沖程內(nèi)，燃?xì)鈱钊龅墓?W1=Fl=1.391040.127J=1764J 由于發(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)氣缸，則曲軸每轉(zhuǎn)一周有兩個(gè)氣缸經(jīng)歷做功沖程，故每分鐘發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)為 n=21200=2400故得每分鐘內(nèi)燃?xì)馑龅目偣閃=nW1=24001764J=4.2336l06J 則此內(nèi)燃機(jī)的功率為 P=W/t=4.2336106/60W=7.056104W 這臺發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是7.056104W 。 通過上面的