初中物理效率计算问题教学内容.docx

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初中物理效率计算问题教学内容

初中物理效率问题

效率计算问题

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。

一、热效率

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、每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。

为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。

若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。

（热值为2.4×107J/kg）求：

（1）水需要吸收的热量。

（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤。

3、简易太阳能热水器的受光面积1.4m2 ,内装80kg水，太阳每分钟  辐射到1m2面积上的热量是8×104J,如果60％的热量被水吸收,问:

20℃的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？

（水的比热容是4.2×103J/（kg·℃））

4、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？

5、简易太阳晒水箱代替燃料烧水用来淋浴方便，水箱内有60千克的水，玻璃盖面积为0.84米2，地球表面接受太阳辐射热为7.56×104焦/（分钟.米2）,水箱热效率为50％，在不考虑水散热的情况下，请写出水温变化的计算公式，并计算出晒水4小时水温升高多少？

6、一架波音747可载51吨优质航空汽油，这些汽油完全燃烧可放出2.346×1012J热量,这些热量的30％可使20℃1030吨钢材温度升高多少？

[钢的熔点为1400℃，钢的比热为0.46×103J/（kg.℃）]

天然气的热值

电器的效率

燃气炉效率

电费

天燃气费

7.2×107J/m3

90%

30%

0.4元/度

2.0元/m3

7．各家各户都要烧水煮饭,有关参数如下表所示.

小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每天要将20kg的水烧开,而这个月的平均气温为20℃.试问:

（1）一个月（按30天计）加热水要吸收多少热量?

（2）小明家有燃气灶具,也有电器灶具.由于电费比天然气费要便宜而效率高,但天然气的热值高,请你通过计算后回答.他是用电更划算、还是用天燃气更划算呢?

8、用“长征三号”发射的某航天器，它的一部分光电池板面积S=8m2，正对太阳能产生U=120V的电压，为工作舱提供I=10A的电流.若太阳光照射处每1m2面积上获得的太阳辐射功率P0=1.0×103W，试估算该光电池的光电转换效率η是多少？

二、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3.5V，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。

3、简易太阳晒水箱代替燃料烧水用来淋浴方便，水箱内有60千克的水，玻璃盖面积为0.84米2，地球表面接受太阳辐射热为7.56×104焦/（分钟.米2）,水箱热效率为50％，在不考虑水散热的情况下，请写出水温变化的计算公式，并计算出晒水4小时水温升高多少？

三、力热转换效率

1、一辆汽车匀速行驶，速度为90km/h，匀速时阻力为920N，其发动机效率为30%，汽油热值为4.6×107J/kg.  求：

（1）发动机的功率    

（2）汽车匀速行驶300km做多少功    

（3）匀速行驶300km消耗多少汽油

2、2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。

乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的能源。

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。

小北湖风景秀丽，水面开阔，乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目。

为了保护环境，小北湖风景区管委会改用乙醇汽油作为快艇的燃料。

下表为某种快艇的部分技术参数：

（1）请写出使用乙醇汽油的两点好处?

①_______________________________；②_____________________________。

（2）为保证安全，快艇上乘客的质量之和不得超过___________kg．

（3）已知该快艇使用的乙醇汽油热值约为4.6×107J／kg，密度约为0.7×103kg／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46km耗油多少升?

3、某辆小汽车油箱内装满35kg汽油，司机小王驾车到某城市执行任务，路程300km。

在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920N。

（汽油完全燃烧产生的内能有30％转化为机械能；汽油的热值为4．6×10’J／kg）求：

（1）汽车到达目的地牵引力所做的功。

（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。

4、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0.7×103kg／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46km耗油多少升?

5、汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。

某型号轿车的有关数据如下表。

（某标号汽油的热值约为4.5×107J／kg，密度约为0.7×103kg／m3）求：

（1）若轿车以100km／h的速度匀速行驶1h，则轿车消耗了多少千克的汽油?

（2）若轿车发动机的效率是30％，当轿车以100km／h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少瓦特?

6．一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为9.84×105Pa，若飞轮的转速是600转/分钟，效率为30％，求汽油机在1小时内要消耗多少在汽油？

（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg）

四、电热转换效率

1、电磁炉以其高效、节能、卫生、安全成为新一代智能灶具。

一只1500W的电磁炉正常工作时，在1个标准大气压下将1kg的水从20℃加热到刚沸腾时，需要4min,问电磁炉的效率是多少？

[93.3%]

2、将一个标有“220V400W”字样的“热得快”插入体积为0.5升、初温为20℃的水中，此时由于是用电高峰，实际电压为210V，在标准大气压下经过9分10秒将水加热至沸腾，求“热得快”烧水时的热效率（不计电阻值随温度的变化）。

3、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·℃）]

4、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？

5、一家用电热水器的铭牌如下表所示。

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？

五、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

catch捕捉caughtcaught电池

充电

build建造builtbuilt电动机

电动机效率

begin开始beganbegun车速

绕行里程

80kg

run跑ranrun36V10Ah

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？

stick坚持；伸出；粘住stuckstuck

hurt受伤hurthurt（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）

have/has有hadhad

bite咬bitbitten/bitstick坚持；伸出；粘住stuckstuck

mistake误认mistookmistaken

break打破brokebroken

let让letletovertake超车，赶上overtookovertaken

come来camecome

seek寻觅soughtsoughtforecast预报forecastforecast

quit放弃quit/quittedquit/quitted

hold拿住heldheldprove证明provedproved/proven2、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

hit打hithit大坝长度/m

最高蓄水位/m

总库容量/m3

平均流量m3/min

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？

3、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）

4、一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V,工作电流为10A，效率为80％.电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是车重的0.1倍，则此电瓶车匀速行驶100m所用的时间约为（）

A.83s    B.104s    C.833s    D.1042s

5、某电动助力车有如下的数据：

电源（铅蓄电池）：

12V×3

电动机：

36V180W

最大行驶速度：

18km/h

正常行驶速度：

9km/h

电源充电电压：

220V

每次充电耗电：

1.2kwh

最大载重量：

75kg

车身重量：

25kg

（1）电源（铅蓄电池）应如何连接？

（2）行驶时受到地面的摩擦阻力为多大？

（3）若电能有60%被利用，助力车充一次电能正常行驶多少时间？