广东省2020年中考物理二轮复习 第2板块 专题训练 专题3 计算题 五 能量转化效率计算专项课件

第二板块专题训练专题三计算题五、能量转化效率计算专项学习目标：1．认识能量转化效率的意义。2．会分析题中数据进行能量转化效率的计算。学习活动：活动一：认识能量转化效率请从能量转化的角度说明以下效率的意义。例：某太阳能电池工作时的效率是16%太阳能――→16%电能16%＝W电能W太阳能总结：A――→ηBη＝BA1．某电动机工作时的效率是81%：电能机械能81%＝。2．某柴油机工作时的效率是38%：化学能机械能38%＝。电能――→81%机械能81%＝W机械能W电能化学能――→38%机械能38%＝W机械能W化学能3．某电热水器工作时的效率是90%：电能内能90%＝。电能――→90%内能90%＝W内能W电能活动二：常见能量计算公式1．机械功(即物体做功)：W＝Pt。2．电功：W＝Pt＝UIt＝t＝I2Rt。3．电热：Q＝I2Rt。4．燃料燃烧放出的热量：Q＝mq或Q＝Vq。5．物体吸收的热量：Q＝cmΔt。W＝PtW＝Pt＝UIt＝U2Rt＝I2RtQ＝I2RtQ放＝mq或Q放＝VqQ吸＝cmΔt活动三：基础练兵1．(2019·聊城)2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢＝4.2×107J/(kg·℃)；q氢＝1.4×108J/kg)求：(1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；解：0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；答：质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；(2)若这些热量全部被质量为200kg、温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；解：水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107J，由Q吸＝cmΔt得水升高的温度：Δt＝Q吸cm＝4.2×107J4.2×103J/（kg·℃）×200kg＝50℃；答：若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃；(3)某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间？解：公交车所做的功：W＝Q放＝4.2×107J，由P＝Wt得公交车行驶时间：t＝WP＝4.2×107J1.4×105W＝300s。答：这些热量能让该公交车匀速行驶300s。2.(2019·天津)某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃用时7min，已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)，求：型号××额定电压220V额定功率1000W频率50Hz(1)水吸收的热量；解：水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J。答：水吸收的热量为3.36×105J；(2)电热水壶的热效率。解：工作时间t＝7min＝420s，电热水壶正常工作7min消耗的电能：W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J，则电热水壶的热效率：η＝Q吸W×100%＝3.36×105J4.2×105J×100%＝80%。答：电热水壶的热效率为80%。3．(2019·随州)随州的冬季不像北方有集中供暖，所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡，铭牌见下表(“中温”挡功率空出)，其电路原理如图乙，S是自我保护开关，当电暖器倾倒时S自动断开，切断电源保证安全。当S、S1闭合，S2断开时电暖器为“低温”挡。(R1＞R2)求：XX牌电暖器额定电压220V低温挡440W中温挡额定功率高温挡1600W频率50Hz(1)R1的阻值；解：闭合开关S1，R1单独接入电路，R1＞R2，根据P＝U2R可知电暖器处于低温挡；R1的阻值：R1＝U2P低温＝（220V）2440W＝110Ω；答：R1的电阻是11Ω；(2)“中温”挡正常工作时电路中的电流；解：单独闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路；单独闭合S2为“中温”挡，“高温”挡为S1、S2同时闭合，R1、R2并联。P中温＝P高温－P低温＝1600W－440W＝1160W；根据P＝UI可得，“中温挡”正常工作时的电流：I2＝P中温U＝1160W220V≈5.27A；答：电暖器“中温”档正常工作时的电流是5.27A；(3)若室内空气质量为50kg，用该电暖器的“高温”挡正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？(假设空气的比热容为1.1×103J/(kg·℃))解：因为P＝Wt，所以电暖器的“高温”挡正常工作10min放出的热量：W＝P高温t＝1600W×10×60s＝9.6×105J；空气吸收的热量：Q吸＝ηW＝50%×9.6×105J＝4.8×105J，由Q吸＝cmΔt可得，房间空气升高的温度：Δt＝Q吸c空气m＝4.8×105J50kg×1.1×103J/（kg·℃）≈8.73℃。答：可使此房间的空气温度升高8.73℃。4．(2019·安阳模拟)今年春节，小周家买了一台太阳能热水器，如图所示。相关参数如下表所示，小周同学想利用自己学习过的物理知识对太阳能热水器进行研究与计算。太阳照射时间/h吸收板面积/m2太阳辐射功率/J·(m2·h)－1装水量/L水的初温/℃水的末温/℃103.01.68×1062002050(1)太阳能是可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源。太阳的巨大能量来自于太阳内部的核聚变反应。可再生核聚变(2)水在10h内吸收的热量是多少？如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)；天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收]解：由ρ＝mV可得，热水器中水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×200×10－3m3＝200kg，水吸收的热量(有用能量)：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×200kg×(50℃－20℃)＝2.52×107J；由题知，Q放＝Q吸＝2.52×107J，由Q放＝Vq可得，需要燃烧天然气的体积：V＝Q放q＝2.52×107J8.4×107J/m3＝0.3m3；答：水在10h内吸收的热量为2.52×107J；如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.3m3的天然气；(3)该太阳能热水器的能量转化效率。(太阳能辐射功率指的是1h内投射到1m2面积上的太阳能)解：10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)：Q总＝1.68×106J/(m2·h)×3m2×10h＝5.04×107J，该太阳能热水器的能量转化效率：η＝Q吸Q放×100%＝2.52×107J5.04×107J×100%＝50%。答：该太阳能热水器的能量转化效率为50%。5．(2018·镇江模拟)太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S＝8m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0＝1kW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压U＝120V，并对车上的电动机提供I＝10A的电流，试问：(1)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？解：太阳能电池的面板接收到太阳能的功率为：P太＝P0S＝1×103W/m2×8m2＝8000W，转化为太阳能汽车的电功率为：P电＝UI＝120V×10A＝1200W，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为：η＝P电P太＝1200W8000W×100%＝15%答：太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%；(2)当汽车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车行驶10min做多少功？解：汽车行驶10min通过的路程：s＝vt＝6m/s×10×60s＝3600m，牵引力做的功：W＝Fs＝150N×3600m＝5.4×105J。答：牵引力做的功为5.4×105J。