能量转化题综合.docx
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能量转化题综合
能量转化综合训练
一.电热转化
1.（2012•福州）25．某微电脑电热水壶具有温度可控、自动抽水等优点，下表是该电热水壶的铭牌．
（1）如图，小电动机将l.2kg的水从桶中提升了0.5m，电动机对水做的功至少是多少？
（2）为了泡绿茶要将水从25℃加热到85℃，则1.2kg的水需吸收热量是多少？
[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（3）若加热题
（2）中的水需用时315s，电热水壶加热效率为96%，则它的实际工作电压是多少？
2.（2012遵义）36．家庭浴室中常用的灯暖型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的，小明家浴室内浴霸由四只标有“220V250W”的同规格发热灯组成，小明测得浴室的面积为6m2，高为2.5m，查资料得知当地空气的密度为1.2kg/m3，比热容为1.0×103J/（kg·℃）,当四只灯泡同时正常工作25min后，测得浴室内空气温度从13℃上升到28℃，求：
（1）浴室内空气的质量；
（2）浴室内空气吸收的热量；
（3）浴霸加热浴室内空气的效率。
3.（2012江西）17．家用电器使用日益广泛．好学的瑞瑞突发奇想，想检验电热水壶和电饭煲谁的热效率高．
如图11所示是瑞瑞家两种电器及铭牌。
下表是瑞瑞在使用这两种电器（正常工作）烧水时所记录的数据
4.（2012眉山）24.某电热淋浴器铭牌中的主要参数如表所示，在正常工作时，将满一桶水从20℃加热到70℃需要50min（C水=4.2×l03J/（kg·℃）；1L=1dm3]。
求：
（1）满一桶水的质量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）我们把水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率，
求该淋浴器的热效率是多少？
5.（2012天津）22．如图所示，烧瓶中装有0.3kg煤油，电阻丝的阻值为10Ω，闭合开关．调节滑动变阻器滑片，当电流表的示数为2A时通电5min，煤油的温度由20℃升高到30℃．[c煤油=2.1×103•℃）]
求：
（1）煤油吸收的热量；
（2）电阻丝加热煤油的效率．
6.（2012大理）25.（8分）小雨同学家买了一台新的某品牌电磁炉，她想测一下这台电磁炉的实际功率，做了如下研究：
用它把2kg温度为25℃的水，加热到75℃，用时5min。
[c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：
（1）加热过程中，水吸收的热量是多少？
（2）如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是多少？
7.（2012遵义）36．家庭浴室中常用的灯暖型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的，小明家浴室内浴霸由四只标有“220V250W”的同规格发热灯组成，小明测得浴室的面积为6m2，高为2.5m，查资料得知当地空气的密度为1.2kg/m3，比热容为1.0×103J/（kg·℃）,当四只灯泡同时正常工作25min后，测得浴室内空气温度从13℃上升到28℃，求：
（1）浴室内空气的质量；
（2）浴室内空气吸收的热量；
（3）浴霸加热浴室内空气的效率。
测试完成后，小雨观察到此电磁炉的铭牌标有“220V2200W”字样，发现这与第
（2）问中算出的数据不符，请分析原因。
（写出一种情况即可）
二.化热转化
1.（2012茂名）23.（9分）小明家新安装了一台如图14所示的太阳能、电能两用热水器。
平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热
。
热水器铭牌如下。
防水等级A
系统承压3.0MPa
额定功率4400W
（l）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？
（1L=10-3m3）
（3）若通过完全
燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少立方米天然气？
（天然气的热值为4.0×107J／m3）
（4）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？
（设电能全部转化为内能）
2.（2012连云港）24.（9分）连云港市正在建设的“BRT”系统，是连接中心城区与外外围区域的快速公交系统，它具有专用的车道和站点，有利于中心城区各项功能的向外辐射和向心聚焦。
（1）已知从起点海州站到终点墟沟站的距离约为34km，若“BRT”专用车的平均速度80km/h，求从起点到终点的运行时间为多少分钟？
（2）目前，由于堵车现象严重，再加上红绿灯较多，该路段开轿车上班的平均速度仅约40km/h，该系统运行后，乘坐“BRT”专用车比开轿车上班从起点到终点可以节约时间多少分钟？
（3）已知每辆“BRT"专用车一次往返平均耗油80L，而一辆轿车一}欠往返平均耗油7.25L。
按每辆“BRT”专用车载客量相当于40辆轿车载客量计算，若40辆轿车上的乘客全部改乘一辆“BRT”专用车，一次往返可节约燃油多少升？
如果这些燃油完全燃烧释放的能量用来烧水且全部被水吸收，可以将多少千克的水从20℃升高到100℃？
（已卸每升燃油完全燃烧放出的热量为3.2×l07J，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃））
（4）从以上计算以及你对“BRT”的了解，你认为该系统的主要优点有哪些？
（只需写出
两点即可）
三.热力转化
1.（2012广州）20.重410N的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是（4.6x107J/kg）
（1）在图19表示汽车的方框上画出汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图.
（2）求汽车运动100s内
①发动机对汽车的牵引力多大？
②牵引力做了多少功？
③汽车通过的距离多长？
④发动机消耗汽油质量是多少？
2.（2012株洲）31．（14分）随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。
下表为小军家小汽车的相关数据：
总质量：
1600kg
额定功率：
100kW
车轮与地面的总接触面积：
8.0×10-2m2
水箱容量：
5L
（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是能源；发动机工作时，冲程将内能转化为机械能。
（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的较大的性质，当水箱装满水，水温升高20℃时，需要吸收的热量为J。
（c水=4.2×103
J/（kg℃））
（3）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为Pa。
（g=10N/kg）
（4）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转（相当于闭合开关），请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图15连接完整。
（5）假若该车在水平路面上以40kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5kg，求小汽车发动机的效率。
（q汽油=4.6×107
J/kg）
四.热电转化
（2012河南）21．利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。
安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。
（1）光伏发电系统发电时，⎽⎽⎽⎽⎽能转化为⎽⎽⎽⎽⎽能。
Xkb1.com
（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？
（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？
（煤的热值q煤＝3.0×107J/kg）
（4）请写出一条光伏发电的优点。
（2012哈尔滨）53.（6分）同学们学习了“能源与可持续发展”的内容后，知道热电站既能发电，又能供热，随着热电站技术不断更新，煤的燃烧程度比传统火电站更充分．为深入了解，他们对某热电站进行调查，获取信息如下：
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工作时间
燃煤
发电总功率
废气
××热电站
20h
4000t
5×105kW
向周边居民供热
3.4×1013J
（1）①4000t煤完全燃烧放出多少热量？
②20h发电多少千瓦时？
（q煤＝3×107J/kg）
（2）该热电站的能量利用率是多少？
（3）请你结合以上信息，写出提高热电站能量利用率的方法．
五.化电热转化
（2012龙东）34.天燃气是目前人们比较普遍使用的燃气，而电磁炉是新一代的智能炉具。
为了比较它们耗能费用，小明进行了调查研究，得出了如下数据。
天燃气炉具（用气）
电磁炉（用电）
热效率
60%
热效率
80%
天燃气价格
2元/m3
电价
0.5元/度
天燃气的热值
3.5×107J/m3
额定功率
1000W
（1）在家庭电路中，电磁炉正常工作时的电流是多少？
（保留一位小数）
（2）若小明家一天所需热量相当于把50kg的水从20℃加热到100℃，则他
家一天需消耗多少热量？
[C水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）上述热量若靠电磁炉提供，需耗电多少焦耳？
若靠天燃气炉提供，需燃烧多少立方米的天然气？
六.光电转化
1.（2OO6年无锡市）据报道，2008年北京奥运会的标志性工程——国家体育馆（“鸟巢’’工程）确定采用太阳能电力这一绿色能源，去年年底在纽约交易所上市的无锡尚德太阳能电力有限公司被选中，为“鸟巢”的十二个主通道安装太阳能发电系统。
（1）若为“鸟巢”工程提供的130kW太阳能发电系统连续正常工作1h，可得到多少电能?
（2）尚德公司今年的产品将达到2．4×10。
w的发电功率，进入全球第四名。
若这些产品提供的电能改由火力发电来提供，则每秒钟将增加约99kg的二氧化碳排放量，造成大气
污染。
已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1．98kg／m。
，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积多大?
（3）尚德公司产品的光电转化率（光能转化为电能的效率）目前在国内同行处于领先水平。
现有该公司生产的一块接收面积为2m2的太阳能电池板，其光电转化率为17％，如果太阳光照射到该电池板时每平方米面积上的辐射功率为1．Ox103w，则它的发电功率是多大？
2.（2012无锡）27.（7分）有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源．此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力．某辆这种类型的环保汽车，总质量为3×103kg，汽车轮胎与地面的总接触面积为0.1m2．当它在永平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为300V，汽车所受阻力为车重的0.04倍．（g取10N/kg）
（1）汽车对路面的压强多大？
（2）若该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为4:
5，则该车匀速前
进的速度多大？
（3）如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议，已知太阳辐射的总功率为4×1026W，太阳到地球的距离为1.5×1011m，半径为r的球其表面积为4πr2．太阳光传播到地面的过程中，设有29.35%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15%．
七.光热转化
1.（2012济宁）12.人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。
如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。
6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。
目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
（1）你认为利用太阳能有哪些好处？
（2）太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线（如图10所示）。
太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是（）
A．磁性材料B.纳米材料C.半导体D.超导体
（3）太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。
我国太阳能热水器已走进了千家万户。
小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m2。
若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×106J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
（4）为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。
图11是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。
①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图12所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。
闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？
②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：
材料技术指标
锰钢
铝合金
钛合金
碳纤维
性能（强度）
强
较弱
较强
强
密度（kg·m-3）
7.9
103
3.0
103
4.5
103
1.6
103
若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？
若车架的体积约为5×10-3m3，车架的质量是多大？
（5）今年的世
界环境日，我国的主题是：
“绿色消费，你行动了吗？
”。
联系生活实际，谈谈你应如何做？
八.风电转化
1.（湖北省黄冈市2006）如图是我国西部某地区风力发电的外景。
该地区空气密度为1.3㎏/m3，一台风车的轮叶转动时可以形成面积为100m2的圆面。
下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。
平均风速（m/s）
5
10
15
20
25
30
1s内获得的能量（×104J）
4
8
12
16
20
24
（1）若某时间内风速为10m/s，一台风车工作1小时所产生的电能供10只“220V100W”灯泡正常工作8h，求这台风车发电的效率。
（2）若此地年平均风速为15m/s，100台这样的风车一年（工作时间按4000h计算）获得的风能相当于完全燃烧多少千克煤？
（煤的热值为3×107J/㎏）
（3）若风速为10m/s，则1min内有多少千克的空气流冲击风车轮叶转动形成的圆面？
2.据《威海晚报》报道：
记者在荣成港西镇海边的风力发电项目施工现场
了解到，落户我市的大型风力发电项目一期工程9月底可全面投产发电。
届时北部
沿海将耸起一片“风电林”（如图19所示），为威海经济发展提供可再生绿色能源，同
时为旅游业带来新亮点。
这项总投资12亿元，
发电容量为15万千瓦的华能中电威海风力发电
项目，位于荣成朝阳港大桥以西至崮山镇沿环海
路。
求：
（1）即将并网的15万千瓦风力发电机组，预
计年发电量3x108kW．h，相当于完全燃烧多少
吨煤放出的能量?
（煤的热值为3．0x107J／kg）
图19
（2）若电厂通过供电系统用220V的电压给小刚家所在的离电厂较远的小区供电，某天
小刚发现自家“220V100W”的白炽灯工作484s，消耗电能为4x104J。
求：
加在小刚家
用电器两端的实际电压是多少?
（3）已知小刚家进户线上装有一空气开关，当电流达到20A时，空气开关将自动“跳
闸”，则小刚家使用的用电器的最大电功率不能超过多少?
九.电力转化
1.（2021泰安）29.如图所示是某型号的电动巡逻车，其主要技术参数如表所示。
已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电动机能把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功。
总质量为120kg的两名巡警乘坐该车，在水平路面上以额定功率匀速行驶10min。
求：
⑴电动机消耗了多少电能？
⑵巡逻车通过了多少路程？
⑶若轮胎与地面的总接触面积是
，巡逻车停止时，人和车对地面的压强是多大？
（
）
电学综合
（2012黄冈）33．图9为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。
图9中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。
当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。
热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图10，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。
已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。
（1）衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大?
（2）保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80％，求10分钟内热水器散失的热量；
（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大?
若R0为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?
（2012烟台）29.如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。
已知继电器的线圈电阻
，左边电源电压为6V恒定不变。
当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
温度t/℃
0
5
10
15
20
25
30
35
40
电阻R/Ω
600
550
500
450
420
390
360
330
300
⑴请说明该自动控制装置的工作原理。
⑵计算说明该空调的启动温度是多少？
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⑶为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
⑷改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
（2012内江）51．（6分）如图甲所示，是某型号汽车的自动测定油箱内测量的电路原理图。
其中，电源的电压为12V，保护电阻R0=5Ω，A为一个量程为0～0.6A的电流表（油量表），Rx为压敏电阻（厚度不计），其阻值Rx随油量深度h的变化关系如图乙所示；油箱的上、下两部分均为大小不同的圆柱形容器，上部容器和下部容器的横截面积之比为1：
2，且下部容器的高和底面直径均为2dm。
则：
（1）当圆柱形容器内盛装一定量的汽油时，上部与下部容器中汽油的深度之比为2：
1。
那么，此时电路中的电流是多少？
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（2）若汽油价格是8元/升，当该汽车在高速公路上匀速100Km时，油量表的指针由满刻度指到了
刻度，那么，汽车每匀速行驶1Km所消耗的汽油费是多少元？
（∏=3）
（2012株洲）32．（12分）某型号油量表工作原理如图16甲所示，电源电压为24V，R0为定值电阻，A为油量表（实际上是量程为0—0.6A的电流表），R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图象如图16乙所示，它的上表面面积为0.01m2。
油箱是长方体，装满油时深度h为0.4m。
（1）由乙图可知：
压敏电阻R1随压力F的增大而，当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为Ω。
（2）油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强和压力分别为多大？
（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3）
（3）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表满偏），求R0的阻值。
（4）当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？
（2012宿迁）29.如图甲是利用压
敏电阻的特性来测算压力大小的电路装置，其枸造有托盘、压力传感器R，电流计G（量程600mA），托盘质量忽略不计.
（1）该压敏电阻随压力的变化关系式为:
R=100－20F（F和R的单位分别是N和Ω），当不称重时，电路的电阻是Ω，此时电流计示
数是60mA，则电源电压为V；
（2）某次测量一物体，电流计示数为500mA，可知该物体对托盘的压力是N，已知该物体与托盘的接触面积为4cm2，它对托盘的压强是Pa；
（2012无锡）24.（6分）如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动，当油面在A处时，滑动变阻器的滑片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端．从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，可以知道油箱内油面的高度．现已知油的密度ρ=0.8×103kg/m3，电源电压是6V，定值电阻R’的阻值是12Ω．
（1）若浮标有2×10-4m3的体积浸入油中，则油对它的浮
力是多大？
（g取10N/kg）新课标第一网
（2）当油面处在A处时，电流表示数为多少？
（3）已知电流增大时，电流表指针向右偏转，则。
A.油面下降时，电流表指针向右偏转
B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合
C。
油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的
D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大
2012淮安）22．（9分）家住四楼的小明用电动机、定滑轮和轻绳提升装修材料，材料的质量为1OOkg.（g取10N/kg）。
（1）使用定滑轮是为了__________________.
（2）材料放在水平地面上，与地面的接触面积为0.5m2此时轻绳无拉力，求材料对地面的压强．
（3）开启电动机，电动机实际消耗的电功率为1500W，通过轻绳用时10s将材料从地面提升到9m高的四楼，求该过程中电动机消耗的电能和材料的平均速度．
（4）材料离开地面后匀速上升了6m，求该过程中轻绳对材料所做的功
（2012潍坊）26．（11分）寿光是闻名全国的蔬菜之乡，一年四季向全国各地供应优质新鲜蔬菜。
右下图为寿光三元朱村所建的密封冬暖蔬菜大棚示意图．大棚东西走向，长度为lOOm，容积为2×l03m3，大棚顶部长方形塑料薄膜的宽度为l0m．空气的比热容为
1．0×103J／（kg·oC）．
（1）天气晴朗的某天，从早上8点到中午12点，棚内温度由150C升高到350C，塑料薄膜每平米每小时透过的光能量平均为3×104J．透射到棚内的光能量全部被棚内空气吸收，但由于内外温差较大，所吸收的能量有60％又散失到大棚外．求棚内气体的密度．
（2）阴天时，要在塑料薄膜上面覆盖厚厚的草帘，并改用电炉子为大棚取暖，大棚内气体吸收的热量为电炉子释放热量的
，要想用2h将棚内温度由l5oC升高到
35oC，需要将多少个阻值为24．2Ω的电炉子并联接人到220V的电路中?
（2012•重庆）21．（2012•重庆）物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执，班长认为不应关机，因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能；物理科代表认为应该关机，理由是饮水机在放学后从17：
00到第二天08：
00共15h期间会间歇性加热，白白消耗电能，反复加热的水也不利于身体健康．次日早晨，他俩先观察到如图所示的饮水机有加热和保温两个档位，铭牌数据如下表．然后启动饮水机，将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃，用时10min．他俩继续观察，发现保温28min后加热器会重新加热，2min后又回到保温状态．（饮水机始终在额定电压下工作）
水桶容量
20L
热水箱水量
1kg
额定电压
220V
加热功率
500W
保温功率
50W
（1）热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是多少？
[c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）
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