1、专项训练(七)“效率”的计算(限时:30分钟)一、填空题1.2019达州额定功率为2000 W的家用电热水器,正常工作24 min消耗的电能为 kWh,若这些电能的70%被水吸收,则能使体积为6 L、温度为25 的水在1个标准大气压下升高。c水=4.2103 J/(kg)2.2019荆州改编合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下,1 t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为4.0107 J/kg,某城镇每天产生50 t生活垃圾,则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为 J。在1个标准大气压下,这些热量的30%被500 m3、30 的水吸收,则水温能升高
2、。c水=4.2103 J/(kg),水=1.0103 kg/m33.2019株洲图ZX7-1为某型号电动平衡车,其电动机功率为400 W。在下列条件下测得其续航里程为18 km:满电,载重60 kg,沿平直路面匀速行驶,速度为12 km/h。在这次测试中,电动机消耗电能kWh;若电动机效率为80%,则平衡车受到的阻力为N。图ZX7-14.2019潍坊截至2019年4月14日,泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班飞机在水平跑道上加速的初始阶段,牵引力沿水平方向,大小为9.2104 N,经过的路程为1000 m,则牵引力所做的功为J;若飞机发动机的效率为25%,则在此过程中,消
3、耗的汽油为 kg,这些汽油的体积为L。(取汽油的密度=0.7103 kg/m3,汽油的热值q=4.6107 J/kg,最后一空结果保留两位小数)二、计算题5.2019兰州已知天然气的热值为3.8107 J/m3,水的比热容为4.2103 J/(kg)。问:(1)完全燃烧1.410-2 m3天然气能放出多少热量?(2)若某天然气灶的效率为60%,则这些天然气可将质量为3.8 kg,初温为25 的水加热到温度为多少?(当地的大气压强为1标准大气压)6.2019江西如图ZX7-2甲、乙、丙所示是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌,暖奶器具有加热、保温双重功能,当双触点开关连接触
4、点1和2时为关闭状态,连接触点2和3时为保温状态,连接触点3和4时为加热状态。(温馨提示:最适合宝宝饮用的牛奶温度为40 )(1)求电阻R2的阻值。(2)把400 g牛奶从20 加热到40 ,求牛奶所吸收的热量。c牛奶=4.0103 J/(kg)(3)如图丁所示是暖奶器对400 g牛奶正常加热和保温过程中温度随时间变化的图像,求暖奶器在加热过程中的加热效率。(结果精确到0.1%)图ZX7-27.2019安顺如图ZX7-3所示是一款新型四轮沙滩卡丁车,其满载时的质量为600 kg,每个车轮与沙滩接触的面积为500 cm2,卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动,10 min行驶6 km,它的发动机
5、功率恒为11.5 kW。(g取10 N/kg)(1)当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时,它对沙滩的压强为多大?(2)此次行驶中卡丁车所受的阻力为多大?(3)该卡丁车以汽油为燃料,若在这次行驶中消耗汽油0.6 kg,求该卡丁车汽油机的效率。(q汽油=4.6107 J/kg)图ZX7-38.2019呼和浩特呼和浩特市共享单车的投放,为呼和浩特市市民的出行提供了极大的便利。小董同学通过手机扫码,解锁了一辆电动自行单车。如果她骑行电动自行单车在平直的乡间小路上做直线运动,且以恒定的功率行驶。通过收集数据,得到如图ZX7-4所示的v-t图像。在第16 s时速度达到10 m/s,然后以10 m/s做匀速直线
6、运动。已知小董质量为50 kg,电动自行单车质量为10 kg,骑行时所受阻力恒为人和车总重的115,g取10 N/kg。求:(1)在016 s时间内,单车通过的路程(选填“大于”“等于”或“小于”)80 m,这段时间内,电动机对单车产生的牵引力(选填“大于”“等于”或“小于”)单车所受的阻力。(2)电动自行单车做匀速直线运动时,加在电动机上的电压为50 V,通过的电流为10 A,电动机提供的电功率多大?该电动机的效率为多少?电动机线圈电阻是多少?(不计机械摩擦损失)(3)在016 s时间内,单车通过的路程。(提示:能量守恒。动能计算公式为0.5mv2,m表示质量,v表示速度)图ZX7-4【参考
7、答案】1.0.8752.2.8101140解析50 t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量Q放=mq=50140 kg4.0107 J/kg=2.81011 J;由=mV得,水的质量m水=水V水=1.0103 kg/m3500 m3=5105 kg,水吸收的热量Q吸=30%Q放=30%2.81011 J=8.41010 J,由Q吸=cmt得,水升高的温度t=Q吸c水m水=8.41010 J4.2103J/(kg)5105kg=40 。3.0.696解析电动平衡行驶18 km,所用时间t=sv=18km12km/h=1.5 h,电动机功率为400 W=0.4 kW,电动机消耗电能W=Pt
8、=0.4 kW1.5 h=0.6 kWh;电动机效率为80%,则有用功率为P有=P=80%400 W=320 W,由P有=W有t=Fst可得,F=P有ts=320W1.53600s18000m=96 N,平衡车做匀速直线运动时,受到的阻力f=F=96 N。4.9.2107811.425.解:(1)完全燃烧1.410-2 m3天然气放出的热量Q放=Vq=1.410-2 m33.8107 J/m3=5.32105 J。(2)由=Q吸Q放100%可得,水吸收的热量Q吸=Q放=60%5.32105 J=3.192105 J,由Q吸=cmt可得,水升高的温度t=Q吸c水m水=3.192105 J4.21
9、03 J/(kg)3.8kg=20 ,则水的末温度t=t0+t=25 +20 =45 ,即水温升高到45 。6.解:(1)由题意可知,当开关连接触点2和3时,电路为R1的简单电路,暖奶器处于保温状态;当连接触点3和4时,R1、R2并联,暖奶器处于加热状态。因电路中的总功率等于各用电器功率之和,所以R2的电功率P2=P加热-P保温=220 W-20 W=200 W,电阻R2的阻值R2=U2P2=(220V)2200 W=242 。(2)牛奶吸收的热量Q=c牛奶m(t-t0)=4.0103 J/(kg)0.4 kg(40 -20 )=3.2104 J。(3)由图丁可知,0200 s为加热时间,消耗
10、的电能W=P加热t时=220 W200 s=4.4104 J。暖奶器在加热400 g牛奶过程中的加热效率=QW=3.2104 J4.4104J72.7%。7.解:(1)卡丁车对沙滩的压强p=F压S=GS=mgS=600kg10N/kg450010-4 m2=3104 Pa。(2)由于卡丁车做匀速直线运动,则所受的阻力与发动机的牵引力大小相等,卡丁车匀速行驶的速度v=st=6103 m1060s=10 m/s,由P=Fv可得,卡丁车所受的阻力f=F牵=Pv=1.15104 W10m/s=1.15103 N。(3)该卡丁车汽油机的效率=W有Q放=Ptmq汽油=1.15104 W1060s0.6kg
11、4.6107 J/kg=25%。8.解:(1)大于大于(2)电动机提供的电功率P电=UI=50 V10 A=500 W。电动自行车做匀速直线行驶时,所受牵引力与阻力大小相等,则牵引力为F=f=115(m人+m车)g=115(50 kg+10 kg)10 N/kg=40 N,电动机的输出功率P机械=Fv=40 N10 m/s=400 W,电动机的效率=W机械W电=P机械tP电t=P机械P电=400W500 W=80%。电动机线圈的电阻R线=P线I2=P电-P机械I2=500W-400 W(10 A)2=1 。(3)由题知小董骑行时的功率恒定,所受阻力恒为人和车总重的115,则根据能量守恒定律可知P机械t-fs=0.5(m人+m车)v2,即400 W16 s-40 Ns=0.5(50 kg+10 kg)(10 m/s)2,解得s=85 m。
