注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

☆☆☆☆☆高垚骏物理工作室

——中国最具影响力的初中物理工作室

 
 
 

日志

 
 
关于我

初中物理教育教学思考者,中国教育学会会员、论文全国一等奖获得者、博客获省一等奖、主编了多本物理教辅。当然,最令人称道的还是《高垚骏物理工作室》!

网易考拉推荐

【中考物理专题】能量转换中效率的计算问题  

2013-09-01 07:30:03|  分类: 物理中考专题 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

【中考物理专题】能量转换中效率的计算问题






 

常思十句话让你更成熟 - 安国的博客 - 安国的博客168教学网址教师博客   高垚骏的物理空间(初中版)

 

             高垚骏(xzyggyj)的百度文库                     初中物理教师的博客    

 

            高垚骏的物理空间(高中版)                        高垚骏的个人主页


            初中物理老师教育博客与物理教学网荟萃        高垚骏老师的网校Office



【中考物理专题】能量转换中效率的计算问题



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com




能量转换中效率的计算问题
江苏省丰县实验中学 孙乐云


人们制造出各种各样的设备或机器,把能量从一种形式转化为另一种形式,从而利用能量造福人类,但由于设备本身的限制,不可能将一种能量全部转化为另一种能量,这就出现了设备的效率问题。各地中考以设备的效率为载体,围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点,试题的综合性较强,覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。

 

1.煤炉烧水的效率

 

例1.(2013 云南)某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤,水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),煤的热值约为3×107J/kg。求:(1)煤完全燃烧产生的热量;(2)经过6min时间加热,水所吸收的热量;(3)煤炉烧水时的热效率。

 

菁优网

 

解析:试题以煤炉为载体,考查了燃料燃烧放热的公式Q放=mq和吸热升温公式Q吸=cm(t-t0)。要求煤炉烧水时的效率,需要清楚煤完全燃烧产生的热量转化为水的内能,因此水温度升高吸收的热量是有用的能量,煤完全燃烧产生的热量是总能量。

 

答案:(1)煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J;

 

(2)由图b知,经过6min时间加热,水升高的温度值△t =60℃,水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×60℃=2.52×106J;

 

(3)煤炉烧水时的热效率η=Q吸/Q放=2.52×106J/6×107J=4.2%。

 

2.燃气热水器的效率

 

例2.(2013 鞍山)现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水,小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃,洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃;如果小芳洗一次澡用热水0.05m3,水的比热容是4.2×103J/kg·℃。求:

 

(1)所用热水的质量为多少?

 

(2)水从热水器中吸收多少热量?

 

(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收,需要消耗多少m3的天然气?(天然气的热值q=4×107J/m3)

 

解析:试题以燃气热水器为载体,考查了密度的公式ρ=m/V、吸热升温公式Q吸=cm(t-t0)和燃料燃烧放热的公式Q放=Vq。知道了燃气热水器烧水时的效率,要清楚燃气完全燃烧产生的热量有一部分转化为水的内能,因此水温度升高吸收的热量是有用的能量,燃气完全燃烧产生的热量是总能量。

 

答案:(1)热水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg;

 

(2)热水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(40℃-10℃)=6.3×106J;

 

(3)天然气完全燃烧释放热量:Q放= Q吸/70%=6.3×106J/70%=9×106J,需要天然气的体积:V= Q放/q=9×106J/4×107J/m3=0.225m3。

 

3.电热水器的效率

 

例2.(2013 安徽)某家庭用一个标有“220V,1000W”的电热水器来烧水。该电热水器正常工作20min,可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃。小的比热容为4.2×103J/(kg?℃)。求这段时间内:(1)水吸收的热量;(2)电热水器消耗的电能;(3)电热水器的热效率(水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率)。

 

解析:试题以电热水器为载体,考查了吸热升温公式Q吸=cm(t-t0)和电功率变形公式W=Pt。要求电热水器的效率,需要清楚电热水器将消耗的电能转化为水的内能,因此水温度升高吸收的热量是有用的能量,电热水器消耗的电能是总能量。

 

答案:(1)水吸收热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×5kg×(60℃-20℃)=8.4×105J;

 

(2)电热水器消耗的电能:W=Pt=1000W×20×60s=1.2×106J;

 

(3)电热水器的热效率:η=Q吸/W=8.4×105J/1.2×106J=70%。

 

4.汽车发动机的效率

 

例4.(2013 锦州)小洁家购买某型号的四轮汽车的质量为1.8t,每个轮子与地面的接触面积为20cm2。假期全家开车去某地旅游,下车时观察里程表确定汽车行驶225km,所用时间是2.5h,消耗汽油20L(假设汽油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为20kW。求:

 

(1)汽车静止时对路面的压强;

 

(2)汽车行驶的平均速度是多少?

 

(3)汽车行驶过程的牵引力是多大?

 

(4)汽车发动机的效率是多少?(已知ρ汽油=0.8×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg,g=10N/kg)

 

解析:汽车发动机工作时将汽油燃烧放出的内能转化为机械能。以此为载体,试题考查了压强、功、功率、热量等知识。

 

(1)汽车静止时对路面的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,再利用p=F/S求出对路面的压强;

 

(2)已知行驶的路程和所用的时间,根据速度公式可求行驶的速度;

 

(3)已知功率和速度,根据公式P=W/t=Fs/t=Fv可求牵引力的大小;

 

(3)根据公式W=Pt可求汽车行驶过程所做的功,根据密度公式求出燃油的质量,再根据Q=mq求出燃油完全燃烧放出热量,二者之比就等于汽车发动机的效率。

 

答案:(1)汽车静止时对路面的压力:F=G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N,汽车对地面压强:p=F/S=1.8×104N/4×20×10?4m2=2.25×106Pa;

 

(2)汽车行驶速度:v=s/t=225km/2.5h=90km/h=25m/s;

 

(3)汽车牵引力F=P/v=20×103W/25m/s=800N;

 

(4)汽车行驶过程所做的功:W=Pt=20×103W×2.5×3600s=1.8×108J,消耗的燃油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×20×10-3m3=16kg,燃油完全燃烧放出热量:

 

Q=mq=4.5×107J/kg×16kg=7.2×108J。

 

汽车发动机的效率是:η=W/Q=1.8×108J/7.2×108J=25%。

 

5.电热饮水机的效率

 

例5.(2013 黔东南州)小明同学家里新买了一台电热饮水机,该电热饮水机有加热和保温两种功能,铭牌的部分参数如下表所示。经分析得知,当开关S闭合时,饮水机处于加热状态;S断开时,饮水机处于保温状态,其工作电路图如图所示。为了测定其加热时的实际功率,小明断开家中其它所有的用电器,只将饮水机接入电路中,闭合开关S,测得热水箱中初温为20℃的水烧开,共用了7.5min(在标准大气压下),同时观察到家中标有“1200r/kW?h”电能表转盘转过120转。根据以上信息,求:

 


水箱容量

1L

额定电压

220V

加热时额定功率

880W


 

【中考物理专题】能量转换中效率的计算问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

(1)热水箱中的水从20℃烧开所吸收的热量;[已知c=4.2×103J/(kg?℃)]

 

(2)饮水机加热时的实际电功率;

 

(3)饮水机加热过程中的热效率。

 

解析:电热饮水机能将电能转化为内能,试题以此为背景考查了电路、电功率、质量、密度及热量、效率的有关计算,试题的综合性较强。

 

(1)已知水箱中水的体积,根据公式m=ρV可求水箱中水的质量,标准大气压下水的沸点是100℃,根据公式Q=cm(t-t0)求出烧开所吸收的热量;

 

(2)“1200r/kW?h”的意义为:每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘就转过1200r,从而可以计算出电能表的转盘转过120r消耗的电能,又知道工作时间,可利用公式P=W/t求出饮水机的实际功率;

 

(3)已经计算出水吸收热量和饮水机消耗的电能,可利用公式η=Q吸/W×100%求出饮水机的热效率。

 

答案:(1)由铭牌数据提供的信息,水箱中水的质量:

 

m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,标准大气压下水的沸点是100℃,烧开所吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg?℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J;

 

(2)电能表的转盘转过120r消耗的电能为:W=120r/(1200r/kW?h)=0.1kW?h=3.6×105J,饮水机的实际功率为:P实际=W/t=3.6×105J/7.5×60s=800W。

 

(3)饮水机的热效率为:η=Q吸/W=3.36×105J/3.6×106J≈93.3%。

 

6.太阳能热水器的效率

 

例6.(2013  苏州)太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能,在5小时的有效照射时间内,将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到40℃。求:

 

(1)热水器中的水吸收的热量Q;(水的比热容C=4.2×103J/(kg?℃))

 

(2)热水器5小时内接收到的太阳能E;

 

(3)热水器的效率η;

 

(4)若改用煤气来加热这些水,需要完全燃烧多少千克煤气?(煤气的热值q=4.2×107J/kg,假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)

 

解析:太阳能热水器把太阳能转化成热能,把水从低温加热到高温。以此为背景,试题考查了热量、能量、效率等知识。

 

(1)热水器中的水吸收的热量:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(40℃-20℃)=8.4×106J;(2)热水器5小时内接收到的太阳能:E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J;(3)热水器的效率:η=【中考物理专题】能量转换中效率的计算问题 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间;(4)煤气燃烧放出的热量全部被水吸收,即Q放=Q=8.4×106J,则完全燃烧煤气的质量:m′= Q放/q=8.4×106J/4.2×107J/kg=0.2kg。

 

答案:8.4×106J;2.1×107J;40%;0.2kg

 

从以上例题可以看出,以设备的效率为载体的试题,综合性较强,涉及了初中物理大部分知识。其中有关设备效率的计算常出现错误,弄不准哪种能量在分子,哪种能量在分母。这里只要弄清设备是将什么能转化成什么能,前面的能量是总的能量,转化成的能量是有用的能量,设备的效率就等于有用的能量除以总的能量。




欢迎你常来

版权声明

网络转载务必标明作者并给出原文链接。侵权必究!


尊敬的朋友:因为喜欢你才驻足我的博客,在读博文或转载时,您随手点击博文下方【推广信息及图片】的举手之劳,将为本博提供不竭的动力源泉,谢谢您的阅读支持,让我在辛劳之后也有了广告信息费额外喜悦!您的点击是我继续做好博客的动力,欢迎你常来,我也将回访点击,拜托了!

欢迎你常来

 


[音画美帖]思念 - 建哥工作室 - 建哥工作室163网易博客



 

 

 

图片



 

 

 

名师名家 · 向中小学教师推荐177位等优秀博客和网站及教育博文(三) - 陌上烟雨浓 - 陌上烟雨浓的博客

实拍:波兰美女和她的阿拉伯野马(20图) - 乘风 - 乘風原创攝影图库

北京青年的潮流生活(组图) - 乘风 - 乘風原创攝影图库

西行漫记(一):走进传说中的阳关古道(28图) - 乘风 - 乘風原创攝影图库



 

 

专家答老师问 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间怎样挖掘物理题中的隐含条件 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间


 






  评论这张
 
阅读(578)| 评论(284)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017