专题07电能与化学能的转化模型-【常考必刷】2022中考物理常考计算题(能量的转化效率问题专题)之经典模型培优练习(原卷版+解析)

专题07电能与化学能的转化模型1．我国三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，2020年累计发电量超过1千亿度，如果就按1千亿度(kW·h)计算，相当于一座年消耗6×1010kg标准煤的火力发电站所发的电量。（1）假设标准煤的热值为3×107J/kg，完全燃烧6×1010kg标准煤能放出多少热量？（2）以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排7.5×1010m3的二氧化碳气体，这些气体的质量是多少kg？（通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3）（3）请你根据本题中的数据，计算火力发电的效率（用符号E表示电能）？2．十九大报告指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。某市中心城区日产垃圾已上升到8500吨。《城市生活垃圾分类管理办法》开始实施，正式进入生活垃圾强制分类时代。焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二噁英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是中国中部最大的垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200吨，每天发电1.35×106kW·h。求：（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有多少？【设垃圾热值的平均值为6×106J/kg】（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使多少千克20℃的水升高70℃？【水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）】（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）3．焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二恶英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是位于中国中部最大垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200t，发电站配备3台功率均为3×104kW的发电机组，平均每天工作15h。求：（1）如果将发电站日处理的4200t垃圾完全燃烧产生热量的75%用来加热水，能使多少千克、20℃的水升高45℃？[设垃圾的平均热值为6×106J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃)]（2）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）4．对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，更是生态环保的需要。目前我市每天能产生1000t左右的生活垃圾，若进行分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，将还有900t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾，我市规划布局了城市生活垃圾焚烧发电项目，该项目位于蛇形山镇泉塘村生活垃圾处理中心内，占地约80亩，总投资4.73亿元，对娄星区、涟源市和双峰县部分乡镇生活垃圾进行焚烧与热能利用。项目建成投产后，年处理垃圾约29.2万吨，年发电近1.2亿度，可满足四分之一的娄底城区居民用电，将垃圾真正“变废为宝”。经实践检测每完全燃烧1t生活垃圾可发电300kW⋅h。设整个发电过程中的效率为30%，求：（1）生活垃圾的热值q；（2）完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开多少吨20℃的冷水。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]5．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约3.045×1017J，相当于一座年消耗标准煤5×1010kg的火力发电站的发电量。（1）标准煤的热值为2.9×107J/kg，完全燃烧5×1010kg标准煤能放出多少热量？（2）根据本题中的数据，计算火力发电的效率。6．火力发电厂每发出1度电（等于3.6×106J）需要消耗0.36kg标准煤。1度电可以让某型号纯电轿车行驶约5km。某款紧凑型家用轿车，每100km消耗汽油约5kg。求：（已知：q煤＝3.0×107J/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）（1）火力发电厂的热效率；（2）通过计算说明，行驶相同距离时，哪种车型能耗（消耗的燃料热量）更低？7．如图是某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机，悬于风力足够大且较稳定的300米高空（如图所示），中心处大的风扇随风转动，带动发电机，产生的电流通过系着的电线到地面。假如气球体积3×105m3，最大发电功率为3000千瓦；（设300米高空的空气密度ρ＝1.2kg/m3，g＝10N/kg）问：（1）气球在高空受到的浮力为多少？（2）若该风力发电机每年工作6000小时，则它的最大年发电量是多少千瓦时？（3）若火力发电的效率是36%，则用这样一个气球发电机发电，每年最多可节省多少千克煤炭？（煤炭的热值：q＝3×107J/kg）8．洗碗机逐渐走进家庭，其洗碗过程是：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，如图所示是一台家用洗碗机，其部分参数如表所示∶电源电压频率电加热管功率电动机功率设定水温220V50Hz1400W60W80℃已知该洗碗机一次标准洗涤程序的耗水量是9kg，所需时间是130min，当进水阀中的水温为20℃时，加热30min达到设定的水温。计算(1)标准洗涤时，水箱中的水吸收的热量；(2)这台洗碗机一次标准洗涤程序消耗的电能；(3)如果这些电能是由燃料的利用效率为30%的火力发电站发出的，需要完全燃烧多少kg动力煤？（动力煤热值为2.3×107J/kg，结果保留到小数点后一位）9．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为3.06×1017J，相当于一座年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的发电量．(1)标准煤的热值为2.9×107J/kg，完全燃烧5×1010kg标准煤能放出多少热量？(2)以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO2气体1.2×1011kg，这些气体的体积是多少米3(通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3)?(3)根据本题中的数据，计算火力发电的效率．10．三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年平均发电量预计为8.5×1010kW·h，这些电能将送往华东、华中等九省市，所以人们讲“三峡可以照亮半个中国”．据专家介绍，三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010kg煤的火力发电站的年发电量，而且是廉价、清洁、可再生的能源．（1）已知煤的热值是2.9×107J/kg，5×1010kg煤完全燃烧后，将放出多少热量？（2）向大气中排放过量的二氧化碳等气体是造成“温室效应”的主要原因．三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳1.2×1011kg，在通常情况下，已知二氧化碳气体的密度为1.98kg/m3，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为多少？（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧后所产生的热量为Q，根据上述资料，试估算火力发电站的效率．专题07电能与化学能的转化模型1．我国三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，2020年累计发电量超过1千亿度，如果就按1千亿度(kW·h)计算，相当于一座年消耗6×1010kg标准煤的火力发电站所发的电量。（1）假设标准煤的热值为3×107J/kg，完全燃烧6×1010kg标准煤能放出多少热量？（2）以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排7.5×1010m3的二氧化碳气体，这些气体的质量是多少kg？（通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3）（3）请你根据本题中的数据，计算火力发电的效率（用符号E表示电能）？【答案】（1）1.8×1018J；（2）1.5×1011kg；（3）20%【详解】解：（1）m=6×1010kg标准煤完全燃烧放出的热量为（2）由可知这些气体的质量为（3）已知m=6×1010kg标准煤的火力发电站所发的电量为1千亿度，即则火力发电的效率为答：（1）完全燃烧6×1010kg标准煤能放出1.8×1018J热量；（2）这些气体的质量是1.5×1011kg；（3）火力发电的效率为20%。2．十九大报告指出：“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”。某市中心城区日产垃圾已上升到8500吨。《城市生活垃圾分类管理办法》开始实施，正式进入生活垃圾强制分类时代。焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二噁英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是中国中部最大的垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200吨，每天发电1.35×106kW·h。求：（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有多少？【设垃圾热值的平均值为6×106J/kg】（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使多少千克20℃的水升高70℃？【水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃）】（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）【答案】（1）2.52×1013J；（2）8.57×107kg；（3）19%【详解】解：（1）4200t垃圾完全燃烧放出的热量Q放=m垃圾q=4200×103kg×6×106J/kg=2.52×1013J（2）发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，则水吸收的热量Q吸=Q放=2.52×1013J由Q吸=cm水Δt可得水的质量（3）日处理生活垃圾4200吨，每天的发电量为W=1.35×106kW·h=1.35×106×3.6×106J=4.86×1012J发电站垃圾焚烧发电效率答：（1）此发电站日处理4200吨垃圾产生的热量最多有2.52×1013J；（2）若发电站日处理的垃圾完全燃烧释放出的热量完全被水吸收，能使8.57×107kg千克20℃的水升高70℃；（3）该发电站垃圾焚烧发电效率为19%。3．焚烧发电是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾处理技术。垃圾分类后再焚烧，其热值可提升30%至40%，二恶英（致癌物质）排放量可降低80%。如图所示是位于中国中部最大垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾4200t，发电站配备3台功率均为3×104kW的发电机组，平均每天工作15h。求：（1）如果将发电站日处理的4200t垃圾完全燃烧产生热量的75%用来加热水，能使多少千克、20℃的水升高45℃？[设垃圾的平均热值为6×106J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃)]（2）该发电站垃圾焚烧发电效率为多少？（结果保留整数）【答案】（1）1×108；（2）19%【详解】解：（1）4200t垃圾完全燃烧放出的热量Q放=m垃圾q=4200×103kg×6×106J/kg=2.52×1013J将这些垃圾完全燃烧后产生的热量的75%用来加热水，水吸收的热量Q吸=75%×Q放=75%×2.52×1013J=1.89×1013J由Q吸=cm水Δt可得水的质量（2）3台机组一天的发电量W=Pt=3×3×104kW×15h=1.35×106kW·h=4.86×1012J发电站垃圾焚烧发电效率答：（1）能使1×108kg20℃的水升高45℃；（2）该发电站垃圾焚烧发电效率为19%。4．对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚，更是生态环保的需要。目前我市每天能产生1000t左右的生活垃圾，若进行分类后，除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾，将还有900t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾，我市规划布局了城市生活垃圾焚烧发电项目，该项目位于蛇形山镇泉塘村生活垃圾处理中心内，占地约80亩，总投资4.73亿元，对娄星区、涟源市和双峰县部分乡镇生活垃圾进行焚烧与热能利用。项目建成投产后，年处理垃圾约29.2万吨，年发电近1.2亿度，可满足四分之一的娄底城区居民用电，将垃圾真正“变废为宝”。经实践检测每完全燃烧1t生活垃圾可发电300kW⋅h。设整个发电过程中的效率为30%，求：（1）生活垃圾的热值q；（2）完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开多少吨20℃的冷水。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]【答案】（1）3.6×106J/kg；（2）7.5t【详解】解：（1）每完全燃烧1t生活垃圾可发电W=300kW⋅h=300×3.6×106J=1.08×109J由可知，燃烧1t生活垃圾释放的热量生活垃圾的热值（2）由题意可知，水吸收的热量Q吸=70%Q放=70%×3.6×109J=2.52×109J1个标准大气压下，水的沸点是100℃，由Q吸=cm(t-t0)可知，冷水的质量答：（1）生活垃圾的热值q为3.6×106J/kg；（2）完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水，其中70%的热量被水吸收，1标准大气压下可烧开7.5吨20℃的冷水。5．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约3.045×1017J，相当于一座年消耗标准煤5×1010kg的火力发电站的发电量。（1）标准煤的热值为2.9×107J/kg，完全燃烧5×1010kg标准煤能放出多少热量？（2）根据本题中的数据，计算火力发电的效率。【答案】（1）1.45×1018J；（2）21%。【详解】解：（1）完全燃烧5×1010kg标准煤能放出热量（2）由题知，年平均发电量E=3.045×1017J，Q放=1.45×1018J，火力发电的效率答：（1）完全燃烧5×1010kg标准煤能放出1.45×1018J热量；（2）火力发电的效率为21%。6．火力发电厂每发出1度电（等于3.6×106J）需要消耗0.36kg标准煤。1度电可以让某型号纯电轿车行驶约5km。某款紧凑型家用轿车，每100km消耗汽油约5kg。求：（已知：q煤＝3.0×107J/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）（1）火力发电厂的热效率；（2）通过计算说明，行驶相同距离时，哪种车型能耗（消耗的燃料热量）更低？【答案】（1）33.3%；（2）纯电轿车【详解】解：（1）完全燃烧0.36kg煤所放出的热量有题意可知有用功W有＝1kW•h＝3.6×106J则火力发电厂的效率（2）1度电可以让某型号纯电骄车行驶约5km，即行驶5km消耗3.6×106J的能量；紧凑型家用轿车每100km消耗汽油约5kg，则行驶5km消耗的汽油的质量为汽油放出的热量为因为故纯电轿车消耗的热量少。答：（1）火力发电厂的热效率为33.3%；（2）纯电轿车消耗的热量少。7．如图是某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机，悬于风力足够大且较稳定的300米高空（如图所示），中心处大的风扇随风转动，带动发电机，产生的电流通过系着的电线到地面。假如气球体积3×105m3，最大发电功率为3000千瓦；（设300米高空的空气密度ρ＝1.2kg/m3，g＝10N/kg）问：（1）气球在高空受到的浮力为多少？（2）若该风力发电机每年工作6000小时，则它的最大年发电量是多少千瓦时？（3）若火力发电的效率是36%，则用这样一个气球发电机发电，每年最多可节省多少千克煤炭？（煤炭的热值：q＝3×107J/kg）【答案】(1)3.6×106N；(2)1.8×107kW·h；(3)6×106kg【详解】解：(1)排开气体的体积为气球受到的浮力(2)最大年发电量(3)根据知，煤炭完全燃烧放出的热量为需要煤的质量答：(1)气球在高空受到的浮力为3.6×106N；(2)若该风力发电机每年工作6000小时，则它的最大年发电量是1.8×107kW·h；(3)若火力发电的效率是36%，则用这样一个气球发电机发电，每年最多可节省6×106kg的煤炭。8．洗碗机逐渐走进家庭，其洗碗过程是：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，如图所示是一台家用洗碗机，其部分参数如表所示∶电源电压频率电加热管功率电动机功率设定水温220V50Hz1400W60W80℃已知该洗碗机一次标准洗涤程序的耗水量是9kg，所需时间是130min，当进水阀中的水温为20℃时，加热30min达到设定的水温。计算(1)标准洗涤时，水箱中的水吸收的热量；(2)这台洗碗机一次标准洗涤程序消耗的电能；(3)如果这些电能是由燃料的利用效率为30%的火力发电站发出的，需要完全燃烧多少kg动力煤？（动力煤热值为2.3×107J/kg，结果保留到小数点后一位）【答案】(1)2.26×106J；(2)2.88×106J；(3)0.4kg【详解】(1)水箱中水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×9kg×(80℃-20℃)=2.268×106J(2)这台洗碗机一次标准洗涤程序消耗的电能W=P1t1+P2t2=1400W×30×60s+60W×(130-30)×60s=2.88×106J(3)动力煤完全燃烧放出的热量Q==9.6×106J需要动力煤的质量m=≈0.4kg答：(1)标准洗涤时，水箱中的水吸收的热量是2.26×106J。(2)这台洗碗机一次标准洗涤程序消耗的电能是2.88×106J。(3)如果这些电能是由燃料的利用效率为30%的火力发电站发出的，需要完全燃烧0.4kg动力煤。9．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为3.06×1017J，相当于一座年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的发电量．(1)标准煤的热值为2.9×107J/kg，完全燃烧5×1010kg标准煤能放出多少热量？(2)以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO2气体1.2×1011kg，这些气体的体积是多少米3(通常情况下CO2气体的密度为2kg/m3)?(3)根据本题中的数据，计算火力发电的效率