1、1形形色色的效率计算考点分析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。1.应用太阳能加热物体时W 有 =Q 吸 =cmt（即物体吸收的热量） W 总 =获得的太阳能（根据题目信息计算）2.电热转换效率W 有 =Q 吸 =cmt（即物体吸收的热量） W 总 =Pt（即用电器消耗的电能）3.电力转换效率W 有 =Fs（即自行车通过这段距离所做的功） W 总 =Pt=UIt（即自
2、行车这段时间内消耗的电能）4.力热转换效率W 有 =Fs（即所做的有用功） W 总 =Q 放=qm（燃料燃烧释放的热量）5.光电转化效率：指输出的电能占消耗光能的百分比效率 = 100，区分有用的和总的能量是解决此类问题的关键所在。总有典例剖析【典例 1】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，R 1是电阻，R 2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
3、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，R 1和 R2的比值是多少？【典例 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：2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/min185 2335 175 41010 8.5105（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？跟踪训练一、应用太阳能加热物体时1.我们生活的佳木斯地区，到了冬季，
4、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.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
5、的屋顶上，现需要将初温为 10100kg 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？3二、电热转换效率1.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
6、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=4.210 3J/（kg） 2.一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
7、吸收多少热量？C 水=4.2103J/（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？甲乙4三、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
8、比，即f=kmgv，其中 k=5.010-3s/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.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
9、 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：4.610 7J/kg）3.现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为 0.4（1）电动机的工作原理是什么？（2）该电动机正常工作 1h，消耗多少电能？电动机线圈产生多少热量？（3）在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，很快就闻到焦糊味道，请你从能量转化角度解释这个现象54.有一台直流电动机在 220V 的电压下工
10、作时，电流为 35A。用它匀速提升质量为 1400kg 的货物，在 2s内提升了 1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：（1）2s 内电动机对货物做了多少功？（2）这期间电动机的效率是多少？（3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？ （4）电动机线圈电阻是多少？4、力热转换效率1.从 2005 年 12 月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占 90%，乙醇（即酒精）体积占 10%。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，还能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
11、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。（1） 请写出使用乙醇汽油的两点好处？ _； _ （2） 根据下表给出的一些液体的密度，求乙醇汽油的密度。（3）某型号汽车使用上述乙醇汽油，在水平路面上匀速行驶，受到的阻力是 920N，每行驶 100 km 耗油10L，求该车此时的效率。（乙醇汽油的热值为 4.6107J/kg，计算结果保留百分数的整数位）62.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=10Nkg)(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
12、热值约为 4.6107Jkg，密度约为 0.7103 kgm 3，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 46 km 耗油多少升? 五、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3.5 V，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
13、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 10l0 3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。7形形色色的效率计算参考答案【典例 1】(1）由表中数据得出电压和功率，则由功率公式可求得电流（2）由消耗的总功率和水的内能增加量可求得热效率（3）分别列出两种情况
14、下的功率表达式，两灯的功率关系可求得电阻（1）I= =2.5A（2）Q 水 =mct=189000J，W=Pt=550W660s=198000J，则 = 100=95%UP WQ水（3）S 闭合时加热，则有：P 1= ；S 断开时是保温，则有：P 2=（ ） 2R2，2RU1U依题意，有：P 2= P1，代入数值，解得： = -121【典例 2】（1）由题知，蓄满水时水深 h=175m，大坝底部受到水的压强：p=gh=1.010 3kg/m39.8N/kg175m1.7210 6pa；（2）1min 水流对水轮机所做的最大功：W=Gh=gvh=1.010 3kg/m38.5105m39.8N/
15、kg175m1.4610 12J；每小时水流对水轮机所做的最大功：W 总 =W60=1.461012J60=8.761013J；（3）由 =W 有 W 总100%得：W 有 =W 总 =40%8.761013J3.510 13J，P=W 有 t=3.51013J3600S9.7210 9W1、应用太阳能加热物体时1.节能、环保2.（1）根据重力的计算公式 G=mg=100kg10N/g=1.0103N 根据功的计算公式 W=FS 得：W=Gh=1000N10m=1.010 4J（2）根据热量的计算公式 Q=Cmt 得： Q 吸 =C 水 m 水 （t 末 -t 初 ）=4. 210 3J/ （
16、kg）100kg（60 一 10）=2.110 7J （3）根据题意有 Q 吸 W=2. 110 7J 根据电功的计算公式 W=Pt 得：t=W/P=310 7J /1500W=2104s 二、电热转换效率1.解：（1）V = 55L = 55l0 -3m3 ，m V 1.010 3kgm 35510-3m3 = 55kg ，Q 吸 = cm（t-t o）4.2 10 3J（kg）55kg （60-10）=1.15510 7J 。（2）因为不考虑热损失，所以 W = Q = 1.155107J ，所需要的时间 t = WP= 1.15510 7J1500W = 7700s （3）t= 2h30
17、min = 9000s ，W= Pt= 1500W9000s =1.3510 7J ，则热水器的效率 q= 8WW=1.15510 7J1.3510 7J = 85.62.（1）乙（2）I=P/U=2000W/220V=9.09A R=U/I=220V/9.09A=24.2（3）m=V=110 3kg/m31210-3 m3=12kgQ=cmt=4.210 3J/(kg)12kg(6020)=2.01610 6J（4）Q 放 =Q 吸 /=2.01610 6J/80%=2.52106J t=W/P=Q 放 /P=2.52106J/2000W=1260s=21min三、电力转换效率1.（1）该电
18、动自行车正常行驶时的电流为 5A；一次充电可行驶 2h（2）自行车匀速行驶时有用功功率为 144W，效率为 80%（3）速度为 4m/s2.（1）克服摩擦力做的功是 6105J（2）1h 内此车所消耗的电能是 6.48105J（3）此电动车的效率是 92.6%（4）消耗汽油 33g3.（1）通电导线在磁场中受力运动的原理制成的。（2）1.9810 7J、910 5J（3）电能转化为内能，温度升高，漆包线烧坏闻到焦糊味道4.（1）电动机对货物做的功为 14000J（2）电动机的效率是 90.91%（3）根据题意可知电能转化为机械能、内能四、力热转换效率1.降低污染物的排放（或保护环境）； 节约石
19、油资源； 一种新型清洁燃料 （2）乙醇汽油密度为 = （ 汽 V 汽 酒 V 酒 ）/ （V 汽 V 酒 ）有用功为 W 有 FS920N10 59.210 7J 总功为 W 总 Q 放 q=0.7110 31010-34.6107（J ）= 3.26610 8J，所以效率为 W 有 / W 总 9.210 7J/3.266108J = 28%。2.(1) F 浮=m 排 g=1400kgl0Nkg=1.4104N G 艇=mg=1000kg10Nkg=104NC 人=F 浮一 G 艇=1.4 104N 一 104N=4000N =400kg(2) W 有= =1400N 46000m=6.44107JQ 放= =2.58108J五、光电转化效率1.（1）电、化学；（2）40%2.（1）光电转换板为电动机提供的功率为 1200W（2）光电转换板的效率为 15%（3）电动机把电能转化为机械能的效率为 66.7%9
