初中物理效率计算问题.docx
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初中物理效率计算问题.docx
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初中物理效率计算问题
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
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、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
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?
参考答案
一、热效率
1、1.26×107J;约2.3h;77.8%;节约能源,经济
2.1.26×107J;1.75Kg
3.57.8℃
4.104J;2.1×104J;5.56h
5.30.4℃
6.1380℃
7.2×108J用天燃气更划算
8.15%
二.光电转化效率
1.电;化学;40%
2.15%;66.7%
3.30.4℃
三.力热转化效率
1.2.3×104W;2.76×108J;20Kg
2.产物对环境污染小,是清洁能源;是可再生能源;400;8L
3.2.76×108J;不需要加油(计算出需要20Kg的燃油)
4.400;8L
5.4.2Kg;1.575×104W
6.1.6Kg
四.电热转换效率
1.93.3%
2.84%
3.9.24×106J;2.11h;85.6%
4.2.5A;1.89×105J;
-1
5.乙;24.2欧;2.016×106J;21min
五.电力转换效率
1.5A;2h;144w;80%;4m/s
2.1.715×106Pa;8.75×1013J;9.72×106kw
3.5.88×105J;6.48×105J;90.7%;0.32kg
4.B
5.串联;72N;4h
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