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1、2022年中考热效率计算专题 . . 热效率计算专题 效率计算主要分为三类：一、功和热量的效率问题 二、热量和电能的效率问题 三、功和电能的效率问题 计算效率的一般步骤：1.首先确定是什么能量转化为其他能量 2.找到题目中的有用能量和总能量 3.带入计算 知道效率计算有用能量或者总能量：1.确定能量转移的方向 2.找到本题中的有用能量和总能量分别是什么能量 3.公式变形求解 效率计算的通用式： η 例一、热量效率计算 (14)34 (2022 年市) 水壶里装有 2kg、20的水，用自然气炉具将其加热至沸腾，已知自然气的热值为，大气压强为 1 标准大气压， 。求： 烧开这壶水，水须要汲
2、取多少热量？ 若烧开这壶水消耗的自然气是 ，则自然气炉具的效率是多少？ 答案： 40% 1.（14）26某团队在海拔 3000 多米高山上野营时，运用铁锅烧水，他们发觉把体积为 2L 的水从 10加热到 85时，共消耗了 5kg 的干木柴，已知水的比热容为 4.2×103 J/（kg.），干木柴的热值为 1.2×107 J/kg）。求： （1）干木柴完全燃烧放出的热量。？ （2）水汲取的热量。 （3）铁锅烧水的的效率。 （4）他们也发觉在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软，为什么？ 答案：解：（1)干木柴完全燃烧放出的热量：Q 放
3、=qm= 1.2×107×5=6×107(J) 水的质量：m 水=ρ水 V 水=1.0×103×2×10-3 =2(kg） 水汲取的热量:Q 吸=cm(t-t0)=4.2×103×2×(85-10)=6.3×105(J) (3)铁锅烧水的的效率：η=Q 吸/Q 放=6.3×105(J)/6×107(J)=1.05% （4)因为沸点随气压的减小而降低，高山上气压小，所以水沸点降低，铁锅里的水尽管沸腾了，但是温度比较低，马铃薯还是煮不软。
4、. . 2.（14 聊城）26（6 分）煤、石油、自然气的过量开采使人类面临能源危机某县在冬季利用地热能为用户取暖县有一口自喷状态地热井，出水温度为 90，出水流量为 150m3 /h （1）求每小时流出的地热水温度降低到 50，所放出的热量 （2）这些热量假如用自然气蒸汽锅炉供热，且自然气蒸汽锅炉的热效率为 90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少自然气？ （ρ 水 =1.0×103 kg/m 3 ，c水 =4.2×103 J/（kg•），自然气的热值为 4×10 7 J/m 3 ） 答案：解：（1）已知出水流量为 150m3 /h
5、， 由 ρ= 得：水的质量 m=ρV=1.0×l03 kg/m 3 ×150m 3 =1.5×l0 5 kg， 水放出的热量 Q=cmt=4.2×l03 J/（kg•）×1.5×l0 5 kg×（9050）=2.52×10 10 J （2）由 η= 得： 自然气须要放出的热量 Q 放 = = =2.8×1010 J， 由 Q 放 =Vq 得：自然气的体积 V= = =730m3 答：（1）每小时流出的地热水温度降低到 50所放出的热量为 2.52&tim
6、es;1010 J （2）利用上述地热能供暖一小时可以节约 730m3 的自然气 例二、热量和电能效率 （14） 21 市南召县回龙抽水蓄能电站，是我省第一座抽水蓄能电站。在深夜用电低谷，它用电网过剩的电能把山下水库的水抽到山顶水库，白天用电高峰时放水发电，补充电网电能不足，为缓解我省电网的调峰压力做出了贡献。 (1)蓄能电站放水发电时，_能转化为_能。 (2)该蓄能电站的发电总功率为 110MW，采纳 220kV 高压进行输电，求高压输电线中的电流。 (3)该蓄能电站每天可发电 5 小时，假如一天的发电量由热电转换效率为 30%的热电厂来供应，须要消耗多少煤？(煤的热值 q = 3. 0&t
7、imes;I07 J/kg) 1.（14）23、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 8.5×1010 kW.h，相当于一座年消耗 5×1010 kg 标准煤的火力发电站的发电量 (1)标准煤的热值为 2.9×107 Jkg，完全燃烧 5×l0 10 kg 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 CO 2 气体 1.2×1011 kg，这些气体的体积是多少 m 3 (通常状况下 CO 2 气体的密度为 2kgm3 )； (3)依据本题中的数据，计算火力发电的效率 答案：1.4
8、5*1018J 1.2X1011 kg 6*10 10 21.1% 2.（14）24.（6 分）燃气灶烧水时，把质量为 2kg、初温为 20的水加热到 101，共燃烧了 0.02m3自然气（假设自然气完全燃烧）已知水的比热容为 4.2×103 J/（kg.），自然气的热值为 8.4×l0 7 J/m 3 .求： （1）水汲取的热量； （2）自然气完全燃烧放出的热量； （3）燃气灶烧水时的效率 答案： 例三、功和热量效率（重点题型） 1.（14）26（9 分）夏天，公园的草坪都要定期运用如图所示的草坪修剪机进行修剪，它底盘刀具的动力靠汽油机供应修剪机总重为 200N，四个
9、轮子与地面的接触面积为 20cm2 ，修剪机正常工作时，刀具每秒钟通过的距离为 23m，匀速运动时受到的平均阻力为 20N，在一次修剪过程中，所用时间为 5000s，耗油 0.2kg（q 汽油 =4.6×107 J/kg），求： （1）运用前修剪机静止时对水平地面的压强； （2）修剪机克服阻力做功的功率； （3）汽油机的效率 解：（1）运用前修剪机静止时对水平地面的压强： p= =1×105 Pa； （2）修剪机匀速行驶的速度： v= =23m/s， 修剪机克服阻力做功的功率： P=fv=20N×23m/s=460W； （3）修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻
10、力，即 F 牵引力 =f=20N； 由 v=可得，修剪机 5000s 行驶的路程： s′=vt′=23m/s×5000s=115000m； . . 则修剪机 5000s 做的功： W=F 牵引力 s′=20N×115000m=2.3×106 J； 0.2kg 汽油完全燃烧放出的热量： Q=mq=0.2kg×4.6×107 J/kg=9.2×10 6 J； 汽油机的效率： η=×101%= ×101%=25% 答：（1）运用前修剪机静止时对水平地面的压强为
11、1×105 Pa； （2）修剪机克服阻力做功的功率为 460W； （3）汽油机的效率为 25% 2.（14）26、（9 分）如图所示为 FDP30C 型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机供应），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心。该水泵机组的效率为 40%，正常工作 1 小时可以将 54m3 的水抽到 20m 高处，请计算这个过程中；（g=10N/kg，q 柴油 =4.3×107 J/kg） （1）水泵机组对水做了多少功？ （2）水泵机组的有用功功率是多少？ （3）水泵机组消耗多少柴油（结果保留两位小数） 答案： . . 3.（14）33（8 分）（20
12、22•）今年五一期间，爸爸开车带着鲁鲁去旅游汽车（包括车上的人和物品）质量为 1.6×103 kg，汽车以 90km/h 的速度在平直马路上匀速行驶 230km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05 倍，汽车发动机的效率为 25%，汽油的热值是 4.6×107 J/kg（假设汽油完全燃烧） （1）汽车以 90km/h 的速度在平直马路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？ （2）汽车行驶 230km 牵引力做了多少功？ （3）汽车全程消耗汽油多少千克？ . . 4.（14）24（8 分）如图是依据某小汽车在一段平直的路面上行驶的时间和通过的路程绘制的示意图 （
13、1）推断图中小汽车是做匀速直线运动还是变速直线运动； （2）求图中小汽车全程的平均速度； （3）若小汽车以 20kW 的功率行驶 10min 消耗汽油 1kg，已知汽油的热值 q=4.6×107 J/kg求小汽车发动机的效率 答案：解：（1）由图可知，小汽车在相同的时间通过的路程不同，依据速度公式可知，小汽车做变速直线运动； （2）小汽车全程的平均速度是： . . v= =30m/s； （3）P=20kW=2×104 W，t=10min=600s， 发动机做的功： W=Pt=2×104 W×600s=1.2×10 7 J， 小汽车放出
14、的热量： Q 放 =mq=1kg×4.6×107 J/kg=4.6×10 7 J， 发动机的效率是： η= = =26.09% 答：（1）图中小汽车是做变速直线运动； （2）图中小汽车全程的平均速度是 30m/s； （3）小汽车发动机的效率是 26.09% 5.（14 资阳真）14（7 分）如图所示，我国歼 15舰载机已在舰上胜利起降，舰成为真正意义上的航母。舰的有关参数如下表所示。 满载排水量 G m（t） 67500 最大功率 P m （kW） 1.5 ×105 动力供应（燃料） 重油 最高航速 v m （km/h） 54 最大舰长
15、L m （m） 304 最大舰宽 d m （m） 73.5 发动机效率 η（%） 25 最大舰载机数量 n m （架） 30 已知海水密度 ρ 海水 =1.1×103 kg/m 3 ，重油的热值q =4.0×107 J/kg，取g =10N/kg。求： （1）舰满载时受到海水的浮力 F 1 ； （2）舰发动机以最大功率、最高航速航行时供应的牵引力 F 2 ； （3）舰以最高航速航行 1010km 所须要燃烧重油的质量 m 。 答案：（1）6.75×108 N (2)10100N (3)250kg 例四、新型单位类题目 .（14）19（7 分）
16、（2022•）莲莲家的汽车尾部上标有2.0T的字样，其中T就是涡轮增压，是利用高温、高压的废气去冲击废气涡轮高速旋转，来带动同轴的进气涡轮也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也削减了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和削减废气污染的目的这辆汽车的最低油耗可达 0.2kg/（kW•h），已知汽油的热值为 4.6×107 J/kg（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW•h）表示获得 1kW•h 能量消耗 0.2kg 汽油） 求：（1）0.2kg 的汽油完
17、全燃烧时放出的热量为多少？ （2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数） 考点： 有关热机的计算 专题： 热和能 分析： （1）依据 Q=mq 求出汽油完全燃烧时放出的热量； （2）依据题意可知消耗 0.2kg 汽油获得的能量，依据 η=求动身动机的效率 . . 解答： 解：（1）0.2kg 的汽油完全燃烧时放出的热量： Q 放 =mq=0.2kg×4.6×107 J/kg=9.2×10 6 J； （2）依据题意可知，完全燃烧 0.2kg 汽油获得的能量为W=1kW•h=3.6×106 J， 汽车发动机的效率： &et
18、a;= ×101%= ×101%≈39% 答：（1）0.2kg 的汽油完全燃烧时放出的热量为 9.2×106 J； （2）该汽车发动机的效率最高可达 39% 点评： 此题主要考查的是学生对热值和热机效率计算公式的理解和驾驭，难度不大 1（14）18（4 分）某汽车的最低油耗可达 0.2kg/（kW•h）最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量（温馨提示：0.2kg/（kW•h）表示获得 1kW•h 的能量须要消耗 0.2kg 汽油）已知汽油的热值为 4.6×107 J/kg，请你通过这些数据写出推断
19、该汽车发动机最高效率的方法 答案：Q 总 =mq=0.2kg×4.6×107 J/kg=9.2×10 6 J W 有用 =1kW•h=3.6×106 J， η=×101%= ×101%≈39% 例五、新能源类效率计算 （14）25、（4 分）太阳能热水器是干脆利用太阳能给水加热的装置，下表示小华家的太阳能热水器某天在照耀下的相关信息 太阳照耀时间 h 装水量 kg 水上升的温度 水的比热容J/（kg•） 太阳能吸热功率 J/h 10 101 50 4.2×103 3.0&
20、times;106 求：（1）水在 10h 汲取的热量； （2）太阳能热水器的能量转化效率 答案： . . 1（）28着力打造广西风电基地，预料到十二五期末，全市建成的风电装机容量达到 101 万千瓦。如图 20，风力发电即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机，每片风叶质量为 6t，长为 40m。下表给出了 1kg 空气在不同风速下速度（ν）与动能（ E ）的关系：（空气密度取 1.2kg/m3 ） （1）当风速为 6m/s 时, 每千克空气具有的动能是多少焦耳？ （2）假如一台这样的风力发电机平均每秒可以输出 1.2×105 J 的
21、电能，则 1010 台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克的煤产生的能量？（一年工作时间按 3000h 计算，煤的热值为3×107 J/kg） （3）当风速为 10m/s 时, 若风力发电机风轮 正面迎风，这台发电机每秒钟能对外供应 3.8×105 J 的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？ 答案： 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页