第十四章微专题二能量转化的效率的计算初中物理（人教版）九年级全一册

微专题二能量转化的效率的计算【专题归纳】类型一：燃气热水器

例1：(2023年广安市)小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭.已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，木炭的热值q＝3.36×107

J/kg.求：(1)水吸收的热量.(2)该火炉烧水的热效率.

解：(1)水吸收的热量为

Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(60℃－20℃)＝3.36×105

J. (2)木炭完全燃烧放出的热量为

Q放＝m木炭q＝100×10-3kg×3.36×107J/kg＝3.36×106J， 该火炉烧水的热效率为类型二：太阳能热水器

例2：如图所示为某家庭太阳能热水器，阳光照射时，平均每小时吸收6×106

J的太阳能，若热水器吸收7h的太阳能，可以使质量100kg的水温度升高50℃.求：[已知水的比热容c水＝4.2×103

J/(kg·℃)，天然气的热值q＝3.5×107

J/m3](1)水吸收的热量.(2)该太阳能热水器的效率.

(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少立方米的天然气？解：(1)水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J.(2)每天获得的太阳能为E＝6×106

J/h×7h＝4.2×107

J，则太阳能热水器的效率为(3)由Q放＝Vq得需要天然气的体积为类型三：燃油汽车

例3：(2023年呼和浩特市，改编)小军同学周末和家人乘坐越野汽车去郊游，车和人的总质量为2.4t，他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶50km，用时50min，消耗汽油以相同功率，继续在一段可近似看成水平直线的沙土路上，以25km/h的速度匀速行驶12min后到达目的地.已知汽油的热值为4.6×107

J/kg.求：(1)汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小.(2)汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率.(3)汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力的大小.解：(1)汽车在柏油路上匀速行驶时的速度为(2)汽车在柏油路上行驶时受到的阻力为汽车匀速行驶时，牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力为F牵＝f＝2.4×103N，汽车在柏油路上匀速行驶时牵引力所做的有用功为W＝F牵s1＝2.4×103N×50×1000m＝1.2×108J，消耗的汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝10kg×4.6×107J/kg＝4.6×108J，汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率为(3)汽车的功率为

根据题意可知，汽车在沙土路上匀速行驶时的功率与在柏油路上的功率相同，由P＝Fv得汽车在沙土路上匀速行驶时汽车的牵引力为根据二力平衡条件可知，汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力为f′＝F牵′＝5760N.【专题训练】

1.(2023年聊城市)高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料.某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃.已知水的比热容是4.2×103

J/(kg·℃)，高能聚合油的热值约为4.2×107

J/kg.求：

(1)这些水吸收的热量.(2)若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油？

解：(1)水吸收的热量为

Q吸

＝cm(t－t0)＝4.2×103

J/(kg·℃)×10kg×(100℃－25℃)＝3.15×106

J.太阳照射时间/h10装水量/kg100吸热板面积/m22.5水升高的温度/℃50水的比热容/[J·(kg·℃)-1]4.2×103太阳辐射功率/[J·(m2·h)-1]1.68×1062.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，如表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息.其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2

吸热板上的太阳能.求：(1)水在10h内吸收的热量.

(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？(天然气的热值为8.4×107

J/m3，假设天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率.解：(1)水吸收的热量为Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J.(2)由题知天然气燃烧需放出热量为Q放＝Q吸＝2.1×107J，由Q放＝Vq得，需要天然气的体积为(3)10h太阳能热水器吸收的太阳能为Q总＝1.68×106J/(m2·h)×2.5m2×10h＝4.2×107J，该太阳能热水器的能量转化效率为

3.(2023年兰州市)一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N(q汽油＝4.6×107J/kg).求：(1)汽车行驶的速度.(2)牵引力的功率.(3)汽车发动机的效率.

解：(1)汽车行驶的速度为

(2)汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力F＝f＝1380N，牵引力做的功为