安徽省中考三轮复习冲刺《效率类综合计算》

效率类综合计算2023年中考专题复习杨林初中----王兵海2.效率公式：3.解题关键在于理解题干，理解能量从哪里来，以及能量是如何转换的，学会区分有用能量和总能量。解题必备重要知识点：1.理解三功：有用功、额外功和总功交通工具燃油型化学能转化为机械能，有用功为牵引力做功W有＝F牵s，总功为燃料完全燃烧放出的热量Q=mq或Q=qV;耗电型电能转化为机械能，有用功为牵引力做功W有＝F牵s，总功为电动机消耗的电能W电=Pt家用电器燃料烧水化学能转化为内能，有用功为水吸收的热量Q=cmΔt，总功为燃料完全燃烧放出的热量Q=mq或Q=qV;电烧水电能转化为内能，有用功为水吸收的热量Q=cmΔt，总功为用电器消耗的电能W电=Pt热力发电类化学能转化为电能，有用功W电=Pt，总功Q=mq4.你知道下列常见模型的能量转化过程吗？温馨提示：重在理解过程，避免机械记忆哦~4.解题规范：(1)解题先写“解：”(2)解题过程中需有必要的文字说明；(3)计算需有公式，没有公式不得分；(4)计算过程必带单位，该统一的单位要统一，直接由公式得出答案将被扣分；(5)效率类计算题公式和计算过程需乘以100%，例：(6)数字相乘用乘号(不可用点乘)，物理量下标要标清.2022(安徽)第7题燃气灶效率的计算1．（2分）小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从20℃加热到60℃，消耗了3的天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为×103J/（kg•℃），天然气的热值为×107J/m3，则此次燃气灶烧水的效率为

。42%2021(安徽)第8题机械效率（滑轮组）2020(安徽)第9题化学能转化为内能有用功为水吸收的热量：Q=cmΔt总功为燃料完全燃烧放出的热量Q=mq或Q=qV;2019(安徽)第6题2018(安徽)第10题电能转化为内能有用功为水吸收的热量Q=cmΔt总功为用电器消耗的电能W电=Pt21.某家用轿车，重为1.5×104N，当车以72km/h的速度匀速直线行驶了，消耗汽油3kg,期间车受到的阻力为车重的倍。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，在此过程中，求：

（1）车通过的路程;(2)牵引力做功的功率;(3)汽车发动机的效率。2016(安徽)第21题化学能转化为机械能有用功为牵引力做功W有＝F牵s总功为燃料完全燃烧放出的热量Q=mq或Q=qV某品牌电动自行车整车质量48kg，最高时速25km/h，其蓄电池的电压为48V，容量为10Ah.求：(1)电动车座板做得宽大是为了_________(选填“增大”或“减小”)压强，电动机工作时的能量转化为：______________________.(2)以最高时速行驶20km至少需要多长时间？减小(1分)电能转化为机械能(1分)解：(2)至少需要时间(2分)压强与压力成正比，与接触面积成反比例题：电能转化为机械能，有用功为牵引力做功W有＝F牵s，总功为电动机消耗的电能W电=Pt(3)某次测试时，给蓄电池充满电，60kg测试员骑电动车匀速行驶6km，显示消耗电量10%，已知电动车匀速直线行驶时受到的阻力为总重的倍，则电动车电动机的效率是多少？电动机效率为(3)蓄电池充满电后，储存电能匀速行驶：牵引力做的功=阻力做的功利用已知量求出消耗的电能W有：牵引力做的功W'：消耗的电能W′＝10%W＝10%×1.728×106J＝1.728×105J(1分)电动车测试过程中消耗的电能W＝48V×10Ah＝48V×10A×3600s＝1.728×106J(1分)电动车匀速直线行驶时受到的阻力为(3)某次测试时，给蓄电池充满电，60kg测试员骑电动车匀速行驶6km，显示消耗电量10%，已知电动车匀速直线行驶时受到的阻力为总重的倍，则电动车电动机的效率是多少？电动机效率为牵引力做的功W有＝Fs＝21.6N×6000m＝1.296×105J(1分)由于电动车做匀速直线运动，所以牵引力F＝f＝21.6Nf＝G总＝0.02(m车＋m人)g＝0.02×(48kg＋60kg)×10N/kg＝21.6N(4)雨天过后路面湿滑，从安全角度考虑，请你提一条骑行电动车的注意事项．(4)减速慢行，不超载、不超速(合理即可)(1分)(1分)典例精讲例

如图甲所示的某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便、安全等优点．它具有加热和保温洗涤两个挡位，加热挡工作时电动机不工作，保温挡工作时电动机同时启动，主要参数如图乙．[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10N/kg]求：某品牌智能滚筒洗衣机额定电压220V加热功率2400W保温功率440W设定温度范围30℃～90℃电动机功率240W防电墙电阻1×106Ω甲乙洗衣机加热档位：电能→内能保温洗涤档位保温：电能→内能洗涤：电能→机械能能量是怎样转换的呢？(1)该智能滚筒洗衣机具有加热功能，其主要利用电流的________效应.加热水的过程是通过____________的方式改变物体内能的．热(1分)热传递(1分)改变物体内能的两种方式：做功、热传递某品牌智能滚筒洗衣机额定电压220V加热功率2400W保温功率440W设定温度范围30℃～90℃电动机功率240W防电墙电阻1×106Ω乙(2)洗衣机处于保温状态时，通过电热丝的电流．解：(2)由P＝UI可知，当洗衣机处于保温状态时，通过电热丝的电流(1分)(3)洗衣机内注入10kg的水，在额定电压下连续加热1050s，水温由10℃上升到40℃，求此过程中的加热效率．加热的效率求出加热过程中水吸收的热量Q吸＝cmΔt求出消耗的电能W＝Pt某品牌智能滚筒洗衣机额定电压220V加热功率2400W保温功率440W设定温度范围30℃～90℃电动机功率240W防电墙电阻1×106Ω乙(3)水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(40℃－10℃)＝1.26×106J(1分)＝50%(1分)洗衣机加热的效率洗衣机加热消耗的电能W＝P加t＝2400W×1050s＝2.52×106J(1分)(4)防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势．防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全．异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为1×105Ω，人体的安全电压不高于36V，通过计算判断防电墙技术能否保证人的安全．漏电情况下：防电墙和人体串联(4)防电墙与人相当于串联，根据串联电路电阻特点可知，电路总电阻利用串联电路分压原理，计算出人体两端的电压因为U人小于36V，所以防电墙技术能保证人的安全此时人体的电压串联电路中的电流R＝R0＋R人＝1×106Ω＋1×105Ω＝1.1×106Ω(1分)(1分)U人＝I0R人＝2×10－4A×1×105Ω＝20V(1分)实战演练基础训练1.(选自《万唯中考2022逆袭卷》)(9分)如图是某空气炸锅，其原理是利用热空气流加热食物，其优点是可以用很少油或者不用油.工作电路是由一个电风扇和阻值为55Ω的电热丝并联组成.其相关参数如铭牌所示.小明同学想测算该空气炸锅的加热效率，他把600g鸡翅放入锅中，测出其初温为20℃，当空气炸锅正常工作8min，鸡翅被加热至200℃.[c鸡翅＝3.0×103J/(kg·℃)]品名XX牌空气炸锅型号GLC—708额定电压220V额定功率

电风扇额定功率55W乙甲空气炸锅电热丝：电能→内能电风扇：电能→机械能(1)为了用电安全，空气炸锅接入电路中使用时需将插头插入________孔插座中.热空气流加热食物是通过__________的方式改变食物的内能.(2)正常工作时空气炸锅的功率是多少？空气炸锅的功率=电风扇功率+电热丝功率品名XX牌空气炸锅型号GLC—708额定电压220V额定功率

电风扇额定功率55W乙三(1分)热传递(1分)解：(2)由

、P＝UI可得，正常工作时空气炸锅电热丝的功率为根据已知量求解正常工作时空气炸锅的功率为P总＝P热＋P电风扇＝880W＋55W＝935W(1分)(1分)(3)鸡翅吸收的热量为(3)加热过程中鸡翅吸收的热量是多少？热量Q吸＝cmΔt品名XX牌空气炸锅型号GLC—708额定电压220V额定功率

电风扇额定功率55W乙Q吸＝c鸡翅m(t－t0)＝3.0×103J/(kg·℃)×600×10－3kg×(200℃－20℃)＝3.24×105J(2分)热量怎么计算呢？(4)该空气炸锅的加热效率约为多少？(结果保留一位小数)(4)由

可知，电热丝消耗的电能为品名XX牌空气炸锅型号GLC—708额定电压220V额定功率

电风扇额定功率55W乙加热效率该空气炸锅的加热效率为W电＝P热t热＝880W×8×60s＝4.224×105J(1分)(2分)Q吸已求出，则求出W电为电热丝消耗的电能2.(9分)2022年3月1日，彰显中原创新精神的地标性建筑——河南省科技馆新馆开始启动试运行压力测试，决定在2022年6月1日前后开馆试运行.这不仅是河南省有史以来规模最大的公益性项目，也是国内在建最大规模的科技馆.如图所示是建造时所使用的混凝土泵车，它使用柴油提供动力，最高车速不得高于90km/h.求(ρ混凝土=4.0×103kg/m3，q柴油=4.0×107J/kg，g取10N/kg).(1)混凝土泵车作业时，空气中弥漫着柴油的气味，这是由于分子在不停地做______________；泵车工作时所使用的柴油属于____________(选填“可再生”或“不可再生”)能源.无规则运动(1分)不可再生(1分)混凝土泵车：柴油燃烧提供动力：化学能→机械能解：(2)该泵车的速度为(2)该泵车在某路段5min内行驶4.5km，是否超出了规定限速？速度故该泵车未超出规定限速.(1分)(2分)(3)该泵车将60m3的混凝土输送到10m高的楼上，消耗柴油2kg，则该泵车克服混凝土重力做的功是多少？该泵车的效率是多少？功W=Gh热量Q放=mq柴油(3)由

可得，60m3混凝土的质量效率则泵车的效率Q放=m'q柴油=2kg×4.0×107J/kg=8.0×107J(1分)完全燃烧2kg柴油产生的热量将60m3

的混凝土输送到10m高的楼上，克服混凝土重力所做的功W=Gh=mgh=2.4×105kg×10N/kg×10m=2.4×107J(1分)m=ρ混凝土V=4.0×103kg/m3×60m3=2.4×105kg(1分)(1分)3.(选自《万唯中考2022物理压轴题》)(7分)工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg.(1)若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？重力G＝mg解：(1)建材的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N(2分)需计滑轮的重力有用功：建材重力做的功总功：工人拉力F做的功(2)由图甲可知，n＝2，则1min绳子自由端移动的距离(2)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率；

功率求出拉力所做的功拉力的功率W＝Fs＝200N×24m＝4800J(1分)拉力做的功s＝2h＝2×12m＝24m(1分)(3)当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？(3)由图乙可知，当η＝50%时，重物G＝400N由图乙可知，G=400N时，η=50%求出η=60%时，建材的重力根据效率转化关系求出滑轮的重力解得G′＝600N(1分)当η′＝60%时，即解得G动＝400N(2分)因为所以5.(2020河南21题8分)在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V

3000W”的电热水器．(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的________效应．智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度设置，红外线是__________(选填“可见”或“不可见”)光．(2)大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有“10A”和“16A”两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座．热(1分)不可见(1分)电热水器：电能→内能解：(2)电热水器正常工作时的电流为电流求解后判断应选用“16A”规格的插座(1分)(1分)拔高训练(3)已知该电热水器的加热效率为90%，求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间.[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃).]求出水吸收的热量Q吸＝c水mΔt(3)水的质量为m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×30×10－3m3＝30kg(1分)时间根据效率转化关系求出消耗的电能W需要的时间电热水器消耗的电能水吸收的热量为Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(47℃－20℃)＝3.402×106J(1分)(1分)(1分)6.(选自《万唯中考2022物理压轴题》)(7分)如图所示，某型号家用洗碗机的工作过程是：先打开进水阀使水箱内进水，再通过电加热管将水箱内的水加热至设定温度，然后电动机带动水泵将水箱中的热水抽出，通过喷水管冲洗．洗碗机内的餐具其部分参数如下表所示，已知该洗碗机一次标准洗涤程序的耗水量是9kg，耗电量是0.8kW·h，所需时间是130min.额定电压频率电加热管功率设定水温220V50Hz1400W80℃洗碗机电热管加热：电能→内能电动机工作：电能→机械能(1)若某次标准洗涤时进水阀中水温为20℃，30min后即加热到设定的水温，则水箱中水吸收的热量是多少？电加热管的加热效率是多少？电能W=Pt

热量Q吸＝cmΔt解：(1)水箱中水吸收的热量代入数据求解电能转化为内能额定电压频率电加热管功率设定水温220V50Hz1400W80℃则电加热管的加热效率由

可得，电加热管通电30min消耗的电能W1＝P1t1＝1400W×30×60s＝2.52×106J(1分)Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×9kg×(80℃－20℃)＝2.268×106J(1分)(1分)(2)由题知Q放＝Q吸，由Q放＝qV可得，需要天然气的体积(2)若(1)中水吸收的热量由热值为4×107J/m3的天然气燃烧提供，则至少需要多少天然气？(不考虑能量损耗)求天然气体积额定电压频率电加热管功率设定水温220V50Hz1400W80℃Q吸＝Q放=qV(2分)(3)试通过计算说明洗碗机内的电动机功率大约是多少？(3)由题知，洗碗机总共消耗的电能W总＝0.8kW·h＝2.88×106J电动机工作时消耗的电能W2＝W总－W1＝2.88×106J－2.52×106J＝3.6×105J(1分)电动机的功率求电动机功率P额定电压频率电加热管功率设定水温220V50Hz1400W80℃代入数据求解W总=W电热管+W电动机求电动机消耗的电能(1分)7.(选自《万唯中考2022物理压轴题》)(7分)如图甲所示是河南省在建的洛宁抽水蓄能电站，深夜用过剩的电能通过抽水机把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内，白天则通过闸门放水发电，如图乙所示，若上蓄水池长为150m、宽为30m，从深夜11时至凌晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20m，而抽水过程中上升的高度始终保持为80m，请完成下列问题：(g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3)(1)抽水机抽水是利用___________工作的，发电机是根据_________________原理制成的．抽水蓄能电站深夜：电能→机械能白天：机械能→电能大气压(1分)电磁感应(1分)(2)不计抽水过程中其他能量损耗，在抽水过程中抽水机所做的功和功率.解：(2)抽水到上蓄水池内水的总质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×(150m×30m×20m)=9.0×107kg抽水到上蓄水池内水的总重力为G水=m水g=9.0×107kg×10N/kg=9.0×108N(1分)抽水过程：把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池根据已知量求解功率功W=Gh抽水过程中抽水机所做的功W=G水h=9.0×108N×80m=7.2×1010J(1分)抽水过程中抽水机的功率(1分)(3)开闸放水时，这些水的能量如果由热电站来提供，则需要燃烧多少kg的无烟煤？(已知热电站的效率为30%，无烟煤的热值为3.0×107J/kg)由

得，热电站：无烟煤燃烧放出的热量转化为水的能量求出无烟煤质量利用能量转化效率求出热量(3)水的能量=抽水过程中抽水机所做的功，为7.2×1010J燃烧无烟煤的质量(1分)(1分)8.

(选自《万唯中考2021逆袭卷》)(9分)工人师傅要将质量为100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搭在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，g取10N/kg.(1)工人师傅利用斜面将木箱从底端匀速拉到车厢里，该过程中木箱的机械能_________(选填“增大”“减小”或“不变”)；若想增大此斜面的机械效率，可采取的方法是______________________________________________(写出一种即可)．增大(1分)使斜面的表面变光滑(或增大斜面的倾斜角度)(1分)有用功：木箱重力做的功总功：拉力F做的功(2)拉木箱过程中，木箱的速度以及拉力的功率是多少？解：(2)已知斜面长s＝5m，木箱的速度总功W总＝Fs功率速度拉力做的总功W总＝Fs＝400N×5m＝2000J(1分)拉力做功的功率(1分)(1分)(3)拉木箱过程中，斜面的机械效率是多少？机械效率(3)木箱的重力G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N工人做的有用功W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J(1分)斜面的机械效率总功已求出，需求出有用功(1分)(4)木箱对车厢底板的压力F压＝G＝1000N木箱对车厢底板的压强(4)木箱被拉到车厢里后，放在水平车厢底板上，木箱与车厢底板的接触面积为0.5m2，木箱对车厢底板的压强是多少？压强压力等于重力(2分)9.(2022郑州外国语九年级期末)(12分)新能源纯电动汽车因其环保、节能、高效等诸多优势，已逐渐成为人们重要的交通工具之一.2021年民族企业比亚迪，以584020辆的全年销售占领新能源厂商销售排行榜榜首，如图所示为比亚迪一款纯电动车.(1)电动汽车在行驶时，主要将电能转化为_________能；电动机的工作原理是：_______________________________________________________________.通电导体在磁场中受到力的作用或通电线圈在磁场中受机械(1分)力而转动(1分)纯电动车：电能→机械能(2)若电动汽车工作时电动机最大功率为160kW，工作电压为320V，求电动机工作时最大电流是多少？当电动机以最大功率工作20min，若电能转化为机械能的效率为90%，则转化为机械能是多少J？(2)由P=UI得，电动机工作时最大电流已知功率、时间则电能转化为的机械能W机=90%×W电=90%×1.92×108J=1.728×108J(1分)W电=Pt=160kW×20min=1.6×105W×20×60s=1.92×108J(2分)电动机以最大功率工作产生的电能(2分)利用效率转化率求出机械能求出电能W=Pt(3)若某燃油汽车输出相同的机械能，其能量转化率为30%，则需要消耗的汽油为多少kg？(q汽油=4.5×107J/kg)利用效率转化率求出燃烧放出的热量(3)燃油燃烧放出的热量由Q放=mq求得质量(3分)(2分)由Q放=mq得，消耗的汽油的质量10.

(选自《万唯中考2021黑白卷》)(9分)混合动力汽车由一台内燃机和一台电动机组成，汽车起动时，内燃机并不工作，动力电池通过驱动电机向车轮输送能量；当高速行驶或动力电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以同时给动力电池充电.电池相关参数如下表．某次汽车在平直公路上匀速行驶100km用时1h，所受的阻力为1.656×103N，此过程中仅由内燃机只向汽车提供动力，消耗了16L汽油.(汽油密度为ρ汽油＝0.72×103kg/m3，热值q＝4.6×107J/kg)试问：(1)内燃机的_________冲程提供车辆前进的机械能，电动机的工作原理是_____________________________.电池容量44kW·h充电电压220V充电电流20A混合动力汽车内燃机：化学能→机械能+电能电动机：电能→机械能做功(1分)磁场对通电导体有力的作用(1分)(2)该混合动力汽车蓄电池将电能耗尽后，再次充满电至少需要多长时间？电能W＝UIt解：(2)蓄电池最多存储的电能W＝44kW·h＝44×3.6×106J＝1.584×108J(1分)根据W＝UIt，蓄电池再次充满电至少需要的时间根据已知量求解(1分)(3)汽车牵引力做功的功率．匀速行驶：牵引力=阻力(3)因为汽车匀速行驶，所以受到平衡力的作用，牵引力F＝f＝1.656×103N(1分)汽车匀速行驶时，所做的有用功W有＝Fs＝1.656×103N×100×103m＝1.656×108J(1分)牵引力做功的功率(1分)求出功率求出功W＝Fs(4)汽车内燃机的效率．(4)内燃机消耗16L汽油放出的热量Q放＝m汽油q＝ρ汽油Vq＝0.72×103kg/m3×16×10－3m3×4.6×107J/kg＝5.2992×108J(1分)内燃机的效率效率(1分)W有：牵引力做的功Q放：汽油燃烧放出的热量拓展提升太阳能电池板风力发电机蓄电池LED灯电池板的总面积0.5m2最大限制风速12.0m/s电池容量150A·h额定电压24V光电转