2021年人教版物理中考專題訓練 能量轉(zhuǎn)換效率類綜合計算

能量轉(zhuǎn)換效率類綜合計算

電能相關(guān)計算

1.(1)某家用電熱水壺的額定加熱功率為1000W,某次正常工作10min,將水

從20℃燒開，電熱水壺消耗的電能為J.

(2)小明想測量家中電冰箱工作一天的能耗與銘牌上的是否一致，只讓家中的電

冰箱工作1小時，觀察到標有“3000imp/(kW-h)”的電能表指示燈閃爍了90次，

則電冰箱這段時間內(nèi)消耗的電能為J，據(jù)此估算出電冰箱正常工作一天

(24h)的能耗是kWh.

⑶某電動汽車沿一段平直道路以60km/h的速度勻速行駛10km,期間電動機

的輸出功率為50kW,則汽車運動過程中電動機消耗的電能是J.

(4)某水電站有4個發(fā)電機組，每個發(fā)電機組的裝機容量(即發(fā)電機組正常工作時

的發(fā)電功率)為lxl()6kw,該水電站一天(按20小時計算)最多能發(fā)電k

W-h.

有用功、總功的判斷

2.(1)電熱水壺正常工作時主要將能轉(zhuǎn)化為能，有用功為一

，總功為.

(2)電冰箱正常工作時主要將能轉(zhuǎn)化為能，消耗的電能是

一功.

(3)電動汽車正常行駛時主要將能轉(zhuǎn)化為能，消耗的電能是一

_____功.

(4)水從高處落下時使水輪機轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電，主要將機械能轉(zhuǎn)化為

—能，產(chǎn)生的電能是功.

效率相關(guān)計算

3.(1)小明利用額定加熱功率為2000W的電磁爐進行燒水，用時10min將3

kg的水由20℃燒開.水吸收的熱量為J,消耗的電能是J,電

磁爐燒水的效率是.[大氣壓為一標準大氣壓，c,k=4.2xl()3j/(kgJC)]

⑵某發(fā)電廠利用燃煤發(fā)電，發(fā)電效率為30%,某段時間消耗了120t煤，這些煤

完全燃燒放出的熱量是_______J，可以發(fā)出_______kW-h的電能.(q煤=3x10

7J/kg)

(3)某電動汽車沿水平路面勻速行駛10km,消耗了3kW.h的電能.已知汽車勻

速行駛時受到的阻力為1000N,則電動汽車行駛10km做的有用功為J,

效率是(百分號前保留一位小數(shù)).

專題訓練

1.(2020河南21題8分)在家電博覽會上，小亮家買了一款標有“220V3000

W”的電熱水器.

(1)電熱水器中的電熱管工作時利用的是電流的效應(yīng).智能化遙控器通

過紅外線對熱水器進行溫度設(shè)置，紅外線是(選填“可見”或“不可見”)光.

(2)大功率家用電器需要使用專用插座，插座的常用規(guī)格有“10A”和“16A”兩種,

通過計算說明該電熱水器應(yīng)選用哪種規(guī)格的插座.

(3)已知該電熱水器的加熱效率為90%,求它正常工作時把30L水從20℃加熱

到47℃需要的時間.口水=1.0x103kg/m3,c水=4.2xl()3j/(kg」C)]

2.在實踐活動中，小剛所在的興趣小組對電熱水壺進行了研究與計算.

額定容量

額定電壓220V

額定功率

50Hz

(1)如圖所示，電熱水壺使用的都是三腳插頭，中間較長的腳連接的是電熱水壺

的金屬外殼，插入三孔插座后可將其與相連，防止漏電時對人造成傷

害.壺底的加熱盤燒水時是通過_______的方式改變了水的內(nèi)能.

(2)電熱水壺的銘牌如表所示，正常工作時通過電熱水壺的電流是多少？(結(jié)果保

留一位小數(shù))

(3)為了測量電熱水壺的加熱效率，小剛在壺中加入額定容量的初溫為15℃的水,

在額定電壓下將其加熱到沸騰，用時7min.已知燒水時氣壓為1個標準大氣壓，

p木=1.0xl()3kg/m3,c水=4.2xl()3j/(kg.℃),則該電熱水壺的加熱效率為多少？

3.小明家新買了一臺如圖甲所示的冷暖兩用空調(diào)扇，其兼具送風、制冷、加濕等

多功能于一身，其簡化電路如圖乙所示，其中R為電熱絲，?為電動機.試問：

號

第3題圖

（1）夏天使用空調(diào)扇制冷時，開關(guān)Si閉合，S2應(yīng)_____（選填“閉合”或“斷開”）；冬

天使用空調(diào)扇吹暖風時，電熱絲產(chǎn)生的熱量被空氣吸收，通過_______的方式改

變室內(nèi)空氣的內(nèi)能.

⑵某次只打開空調(diào)扇的吹風功能，正常工作1h消耗的電能為0.055kWh,此

時通過電動機的電流是多少？

（3）冬天時，某次小明進行了試驗：關(guān)閉家里其他用電器，讓空調(diào)扇送暖風，觀

察到家里如圖丙所示的電能表的表盤在6min內(nèi)轉(zhuǎn)動了40轉(zhuǎn).電阻R的阻值為

多大？（計算結(jié)果保留2位小數(shù)）

⑷若不計熱量損失，試驗過程中可以將室內(nèi)質(zhì)量為50kg的空氣溫度提高多少

攝氏度？［空氣的比熱容為LOX?J/（kg"）］

4.（2020隨州改編）如圖是一個飲水機的工作原理圖，其中Ri和&是阻值不變的

發(fā)熱電阻，下表是它的部分參數(shù).［水的比熱容為4.2x103j/（kg"）］.求：

A&

-------1------K

220V

S,

第4題圖

額定電壓220V

2000

額定加熱功率

W

額定保溫功率88W

⑴飲水機是利用電流的效應(yīng)來加熱水的，當開關(guān)Si、S2均閉合時，飲

水機處于(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài).

(2)1kg的水溫度從20℃升高到80℃吸收的熱量；

(3)&的阻值；

(4)飲水機正常工作時，加熱效率為84%,則將1kg的水從20c加熱到80℃

需用多長時間.

5.南陽市南召縣回龍抽水蓄能電站，是我省第一座抽水蓄能電站.在深夜用電低

谷，它用電網(wǎng)過剩的電能把山下水庫的水抽到山頂水庫內(nèi)，白天用電高峰時放水

發(fā)電，補充電網(wǎng)電能不足，為緩解我省電網(wǎng)的調(diào)峰壓力做出了貢獻.

(1)蓄能電站放水發(fā)電時，能轉(zhuǎn)化為能.

⑵該蓄能電站的發(fā)電總功率為110MW,采用220kV高壓進行輸電，求高壓

輸電線中的電流.

(3)該蓄能電站每天發(fā)電5小時，如果一天的發(fā)電量由熱電轉(zhuǎn)換效率為30%的熱

電廠來提供，需要消耗多少煤？(煤的熱值(7=3.0x107j/kg)

6.利用太陽能電池在太陽光照射下發(fā)電叫光伏發(fā)電.安陽市啟動了“光伏工程”示

范項目，在某中學的教學樓樓頂安裝了總功率為20kW的光伏發(fā)電系統(tǒng).

(1)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電時，能轉(zhuǎn)化為能.

(2)一天的有效光照時間按8h計算，該光伏發(fā)電系統(tǒng)一天共發(fā)電多少千瓦時？

(3)該光伏發(fā)電系統(tǒng)一天的發(fā)電量，如果由熱電轉(zhuǎn)換效率為30%的熱電廠來完成,

需要燃燒多少千克煤？(煤的熱值q煩=3.0x107j/kg)

(4)請寫出一條光伏發(fā)電的優(yōu)點.

7.(2020鄭州一模)十九大報告指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年

大計”.2019年鄭州市中心城區(qū)日產(chǎn)垃圾已上升到8500噸.近日，《鄭州市城市

生活垃圾分類管理辦法》開始實施，鄭州市正式進入生活垃圾強制分類時代.焚

燒發(fā)電是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾處理技術(shù).垃圾分類

后再焚燒，其熱值可提升30%至40%,二嗯英(致癌物質(zhì))排放量可降低80%.如

圖所示是位于中牟的中國中部最大垃圾焚燒發(fā)電站，日處理生活垃圾4200噸,

發(fā)電站配備3臺功率均為3x104kW的發(fā)電機組，平均每天工作15小時.求：

(1)垃圾分類的益處是.(寫出一條即可)

(2)如果將發(fā)電站日處理的4200噸垃圾完全燃燒產(chǎn)生熱量的75%用來加熱水，

能使多少千克20°C的水升高45°C?[設(shè)垃圾的平均熱值為6xl()6j/kg,水的比

熱容為c=4.2xl()3J/(kg-℃)]

(3)若三臺發(fā)電機組同時工作，發(fā)電站每天可發(fā)電多少度？

(4)該發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率為多少？(結(jié)果保留整數(shù))

第7題圖

8.(2019河南20題9分)我國從今年4月15日起,正式實施電動自行車新國標.李

強購置了一輛符合新國標的電動車，其整車質(zhì)量為50kg,最高速度為25km/h.

g取10N/kg.試問：

(1)當蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)化為能；行駛時，電動機提供動力，其工

作原理是.

(2)當蓄電池的電全部耗完后，若充電功率為100W,充滿電需要5h,不計能

量損失，則充滿電后蓄電池儲存的電能為多少？

(3)蓄電池充滿電后，其儲存電能的75%用于車克服阻力做功，當質(zhì)量為70kg

的李強在水平路面上騎著車，以最高速度勻速電動行駛時，所受阻力為總重的京,

則車最多能行駛多少小時？

(4)新國標對電動車的整車質(zhì)量、最高速度都進行了限制，這樣做主要是為了防

止車的較大，以減小行車危險.

9.某款新型電動汽車的性能參數(shù)如表所示，請回答下列問題.

工作電壓400V

電動機功率40kW

百公里耗電量15kWh

(1)電動機是電動汽車的核心部件，電動機正常工作時，電能轉(zhuǎn)化為

能，電動機的工作原理是_______________________________________________

(2)電動機正常工作時，通過線圈的電流是多大？

(3)同類型號的燃油汽車在同等條件下百公里消耗汽油為10L,請通過計算比較

兩種汽車的百公里能耗，并說明能耗不同的主要原因.汽油的密度〃=0.7xl()3

kg/m3,熱值q=4.6xl()7j/kg.

(4)汽車在某段公路上勻速行駛時，進入某超聲測速區(qū)域，如圖所示.當該車運

動到距測速儀370m時，測速儀向該車發(fā)出一超聲信號，2s后收到從車返回的

信號.超聲波在空氣中傳播速度為340m/s，求該車的速度.

第9題圖

10.為防控新型冠狀病毒感染的肺炎疫情，河南省鄭州市緊急建成一座被稱為河

南“小湯山醫(yī)院”的鄭州市第一傳染病醫(yī)院，如圖所示為建設(shè)過程中使用的某型號

挖掘機的實物圖(甲)和作業(yè)范圍圖(乙)，它以柴油為燃料，下表為該挖掘機的部

分數(shù)據(jù).施工過程中挖掘機以額定功率在6s內(nèi)將裝滿鏟斗的800kg泥土從最

大挖掘深度處勻速提升到位于最大卸料高度的裝載車上.g取10N/kg,q柴油=4

xlO7J/kg.試問：

第10題圖

整機質(zhì)量5t

A最大挖掘深度3m

B最大卸料高度5m

履帶總觸地面

4m2

積

額定功率40kW

柴油機效率40%

(1)挖掘機寬大的履帶是為了(選填“增大”或"減小”)壓強；挖掘機可以挖

開地面，說明力可以改變物體的.

(2)挖掘機未開始工作靜止在水平地面上時對地面的壓強為多少？

(3)本次作業(yè)中挖掘機對泥土所做的功是多少？

(4)挖掘機完成這次作業(yè)需消耗多少kg柴油？

1.(1)6X105(2)1.08XI030.72(3)3X107(4)8X107

2.(1)電內(nèi)水吸收的熱量消耗的電能(2)電機械總(3)電機械總(4)電

有用

3.(1)1.008X1061.2X10684%(2)3.6X10123X105(3)1X10792.6%

專題訓練

1.(1)熱不可見

p3000W

解：(2)電熱水器正常工作時的電流解方=溫\7弋13.6A>10A

故應(yīng)選規(guī)格為“16A”的插座

(3)30L的水的質(zhì)量為團木=2*V*=1.0X103kg/m3X30X10-3m3=30kg

6

水吸收的熱量為。瞰=c,k?u"-fo)=4.2Xl()3j/(kg.℃)X30kgX(47℃-20℃)=3.402XIO

J

由〃=^X100%可知，該電熱水器消耗的電能W=隼='40；("。J=3.78X1()6J

IVw378X1()6j

由P=^可知，加熱需要的時間f=A‘300()W=1260S=21min

2.(1)大地熱傳遞

解：(2)電熱水壺正常工作時通過電熱水壺的電流

,戶領(lǐng)2000W八…

，額=焉=220V3A

(3)壺中加入的水的質(zhì)量

m水=p*V木=LOXIO3kg/m3X2.0X103n?=2kg

水吸收的熱量。吸=c水加水(f-fo)=4.2Xl()3j/(kg.℃)X2kgX(100℃-15℃)=7.14X105J

消耗的電能W=P?r=2000WX7X60s=8.4X105J

3

Q限7.14XIOJ

加熱效率〃=奇、100%=84X-5j-X100%=85%

3.(1)斷開熱傳遞

解：(2)電動機功率P動=7=------百----=0.055kW=55W

P.?55W

通過電動機的電流/=方=部7=0-25A

4()r

6

(3)空調(diào)扇送暖風時消耗的電能W'=-皿/4卜、=0?02kW-h=0.02X3.6X10J=

2UUU17t,KW-n>

7.2X104J

W7?X10^I

空調(diào)扇的總功率?=r==200W

t6X6Us

電流通過R做功的功率PR=PLP的=200W-55W=145W

U2(220V)2

電阻的阻值1=K=]45W-333.79Q

(4)試驗過程中電熱絲產(chǎn)生的熱量。=「"=145WX6X60s=5.22Xl()4j

不計熱量損失，空氣吸收的熱量。吸=Q=5.22X104J

空氣溫度上升量加=

。吸5.22X104Jg

^—=----------；---------------------------=1()44C

cm1.0X103J/(kg-℃)X50kgK

4.(1)熱加熱

解：(2)水溫升高所吸收的熱量

35

Q?5=c7M(r-fo)=4.2XIOJ/(kg-℃)X1kgX(80℃一20℃)=2.52X10J

(3)當Si閉合、S2斷開時，由題圖可知，幻和&串聯(lián)，飲水機處于保溫狀態(tài)，已知P保淑=

,U2U2(220V)2

88W,由「=萬，得RI+/?2=7—=―nF—=550。

KP保溫ooW

當?shù)?、S2同時閉合時，由題圖可知，只有凡接入電路，飲水機處于加熱狀態(tài)，已知=

,C/2u2(220V)2

2000W,由「=又得R=瓦片一2而y=24.2Q

則Ri的阻值為&=550Q-24.2C=525.8Q

(4)飲水機消耗的電能卬=與-=-菽—=3X105j

ww5

由尸=子可得，加熱所用時間—掾=3代X1而0J/=150，

5?(1)機械電

6

一人puoxiow

解：(2)IWJ壓輸電線中的電流/=,=220X1()3v=5。。A

(3)發(fā)電5h的電能Vy=Pr=110X106WX5X3600s=1.98X1012J

wW198X1012J

由n=@x100%得燃燒煤放出的熱量。放=吃=.30%—=6-6義10,2J

由Q^=mq得,消耗煤的質(zhì)量m=半=卷既言看=2.2X105kg

6.(1)太陽電

解：(2)光伏發(fā)電系統(tǒng)一天的發(fā)電量W=R=20kWX8h=160kW.h

⑶W=160kW-h=160X3.6X1()6J=5.76XIO'j

wW8

由〃=/xiOO%得，燃燒煤放出的熱量Q=^=57'6%X10J=1.92X10〃

由Q故=/nq模得,消耗煤的質(zhì)量m=5=30/|()7j/k“=64kg

(4)清潔無污染，可再生，節(jié)約化石能源(答出一條即可)

7.(1)資源再次利用(降低了處理成本、能保護環(huán)境等)

解：(2)4200t垃圾完全燃燒放出的熱量Q放=〃刈=4200X103kgX6X106J/kg=2.52X10"J

將這些垃圾完全燃燒后產(chǎn)生的熱量的75%用來加熱水，水吸收的熱量Q吸放=

75%X2.52X10"j=1.89X1()13j

由可得，水的質(zhì)量

。吸________1.89義/3j

8

m=cT?=4.2X103J/(kg-℃)X45℃=1Xiokg

(3)三臺發(fā)電機組一天的發(fā)電量W=Pf=3X3XIO"kWX15h=1.35X106kW-h=1.35X106

度

(4)這些生活垃圾發(fā)出的電能IV=1.35X106kW?h=4.86XIOI2J

M/J.QAXinl2j

發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率n=*x100%=黃—市ioo%^19%

8.(1)化學通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用

解：(2)充滿電后蓄電池儲存的電能

^.|.=?/=100WX5X3600s=1.8X106J

(3)由題意知，克服阻力做的功

卬=〃力電=75%X1.8X1。6J=1.35X106J

人和車的總重力

G也=(〃？6.+m人)g=(50kg+70kg)X10N/kg=1200N

電動車在水平路面行駛時受到的阻力尸點G總=導(dǎo)1200N=30N

由卬=力得，電動車行駛的路程

W1.35X106J“

s—j'=30N=4.5X10m-45km

由。=：得，電動車最多能行駛的時間

s45km。

~v~25km/h-k8h

(4)動能

9.(1)機械通電導(dǎo)體在磁場中