能量转换效率类相关计算·满分特训

一、计算题

1. 难度：中等

在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

(1)如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与______相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过______的方式改变了水的内能。

(2)电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？（____）（结果保留一位小数）

额定容量	2.0 L
额定电压	220 V
额定功率	2 000 W
频率	50 Hz

(3)为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为15 ℃的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时7 min。已知烧水时气压为1个标准大气压，ρ_水＝1.0×10³ kg/m³，c_水＝4.2×10³ J/（kg·℃），则该电热水壶的加热效率为多少？（____）

二、综合题

2. 难度：中等

节约能源应从点滴做起．不少家庭习惯用遥控器关电视而不断开电源，这一方式虽然便捷，但电视在待机状态下仍要消耗电能：洋洋家彩色电视机的侍机功辜大约是5W，若他家平均每天看4h电视．看完后电视总处于待机态．试问：

（1）在一个月中（按30天计），洋洋家的这台电视因待机浪费的电能是多少焦耳？

（2）如果将这些浪费的电能全部用来烧水．可以将多少质量的水从15℃加热到40℃？若洋洋洗一次澡需要40℃的水20kg．这些烧热的水可供他洗澡多少次？[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]

（3）请你就如何降低彩电的电能消耗，提出两条合理化建议：

①     ；

②     ．

三、计算题

3. 难度：中等

南阳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内，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，采用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，如果一天的发电量由热电转换效率为30%的热电厂来提供，需要消耗多少煤？(煤的热值q = 3. 0×I0⁷J/kg)

4. 难度：简单

利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统。

（1）光伏发电系统发电时，能转化为能。

（2）一天的有效光照时间按8h计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？

（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为30％的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值q_煤＝3.0×10⁷J / kg )

（4）请写出一条光伏发电的优点。

四、综合题

5. 难度：简单

我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为50kg，最高速度为25km/h。g取10N/kg。试问：

（1）对蓄电池充电时，电能转化为________能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是_____________。

（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为______。

（3）蓄电池充满电后，其储存电能的75%用于车克服阻力做功，当质量为70kg的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的1/40,则车最多能够行驶_____小时。

（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的_______较大，以减小行车危险。

6. 难度：中等

随着人民生活水平的提高，电动自行车已进入千家万户。小明家新买的某种型号电动自行车的主要技术参数如表中所示。

整车质量	40 kg
电机额定功率	240 W
额定工作电压	48 V
最大车速	≤20 km/h

(1)电动自行车在构造上利用了很多物理知识，请你仿照例句，另外写出一条不同的构造与原理。

示例：车座做成宽大的马鞍状，是通过增大受力面积来减小压强。

答：______。

(2)该车以额定功率行驶时，通过电机的电流为多大？（____）

(3)电动自行车行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电机能把80%的电能转化为克服阻力做的功。质量为60 kg的小明骑着这辆电动车，在平直公路上以额定功率匀速行驶10 min，通过的路程是多少？（____）（g取10 N/kg）

7. 难度：中等

（2016·河南卷）某款新型电动车的性能参数如表所示，请回答下列问题．

（1）电动机是电动车的核心都件，电动机正常工作时，电能转化为_____能，电动机的工作原理是_____．

（2）电动机正常工作时，通过线圈的电流是多大？

（3）同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油10L，请通过计算比较两种汽车的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因．汽油的密度0.7×10³kg/m³，热值q＝4.6×10⁷J/kg．

（4）汽车在某段公路上匀速行驶时，进入某超声测速区域，如图所示．当该车运动到距测速仪370m时，测速仪向该车出一超声波信号，2s后收到从车返回的信号，超声波在空气中传播速度为340m/s，求该车的速度．

8. 难度：中等

豆浆机主要由电动机和电热管组成。下表为某型号豆浆机的主要技术参数。如图所示是用豆浆机在额定电压下做一次豆浆过程中，电热管和电动机的P－t图像。

额定容量	1 L
额定电压	220 V
电动机额定功率	120 W
电热管额定功率	1 000 W
频率	50 Hz

(1)豆浆机中电热管和电动机是______（选填“串联”或“并联”）关系，电动机将电能转化为______能。

(2)豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是多少？（____）（结果保留两位小数）

(3)豆浆机正常工作，做一次豆浆消耗的电能是多少？（____）

(4)豆浆机正常工作时，若在第一个加热阶段消耗的电能有87.5%被豆浆吸收，则能使额定容量的豆浆温度升高多少？（____）[豆浆的比热容取4.2×10³ J/（kg·℃），密度与水相同，ρ_水＝1.0×10³ kg/m³]

五、计算题

9. 难度：中等

如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数，当养生壶正常工作时，求：

额定电压	220V
频率	50Hz
额定功率	1100W
容量	1L

（1）养生壶正常工作的电阻。

（2）若该养生壶的加热效率为80%，在标准大气压下，将初温是12℃的一壶水烧开，需要多长时间？（c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水＝1.0×10³kg/m³]

（3）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量养生壶的实际功率。电表上标着“1200r/（kW•h）”，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，求电养容量生壶的实际功率。

10. 难度：中等

如图所示，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400g牛奶从20加热到40，求牛奶所吸收的热量（c_牛奶=4.0×10³J/(kg·)）

(3)如图所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加过程中的热效率.(结果保留到小数点后一位)

六、综合题

11. 难度：中等

风电是一种潜力巨大的新型能源，河南省风能资源丰富，很适合建设风力发电站，风电项目总规模已达225万千瓦，位居我国中部省份首位。

(1)风能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

(2)我省风力发电一天的最大发电量是多少千瓦时？（____）

(3)火力发电热电转化效率为40%，与火电站相比，风力每天发电相当于节约多少煤？（____）（煤的热值为3.0×10⁷ J/kg）

七、计算题

12. 难度：中等

海水温差发电是利用海水表层和深层之间的温度差来发电的，据估算，我国南海地区的海水温差发电潜力（输出功率）可达14亿千瓦。下表是某型号发电机的部分技术参数。回答下列问题：

额定发电功率	40 kW
额定发电电压	400 V
线圈电阻	0.1 Ω
净重	100 kg
底部面积	0.05 m^2

(1)发电机正常工作时，输出电流是多少？线圈电阻消耗的功率是多少？

(2)如果发电机的线圈用超导材料制作，则该发电系统的效率将提高多少？

(3)若把南海温差发电潜力全部开发出来，每天发电量为多少？若利用燃煤发电，发电机的效率为50%，则发出这么多电能需要燃煤多少千克？（煤完全燃烧，煤的热值为3×10⁷ J/kg）

(4)请写出开发和推广海水温差发电的优点（写出一条即可）。

八、综合题

13. 难度：简单

节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：

空车质量	1380kg	最大功率	100kW
轮胎与地面总接触面积	0.032m^2	最高时速	120km/h
电池容量	42kw.h	最大续行里程	260km

假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：

（1）电动机的工作原理是_____（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变_____来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少_____？

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大_____？

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大______？

九、计算题

14. 难度：中等

目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×10⁷焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为90%。

（1）电车发电机的工作原理是______。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米²，求公交车对地面的压强。_____

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少? _____

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大? _____