第46讲 能量的利用效率 备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练

这是一份第46讲 能量的利用效率 备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练，共20页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验探究题，解答题，综合说理题等内容，欢迎下载使用。
备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练
第46讲 能量的利用效率
一、单选题
1.（2020九上·新昌月考）“电压力锅”是常用小家电。下列有关“电压力锅”煮饭的观察和思考，正确的是(   )
A. 电压力锅的热效率是60%焦左右       B. 加热过程中,是做功改变了电压力锅的内能
C. 电压力锅的额定功率为100瓦左右    D. 水沸腾时,继续吸热且水温保持100℃不变
2.（2016·杭州模拟）小华准备参加玩具赛车比赛，他运用如图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数2A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0.6A，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（   ）

A. 91%                            B. 70%                            C. 30%                            D. 9%
3.（2016·滨江模拟）用一台直流电动机提升质量为200kg的重物，读得并联在电动机两端电压表读数为220V，串联在电动机电路中的电流表读数为5A，若此电动机在8s内能将重物提升4m，则此电动机的电阻和效率为（g=10N/kg，不计摩擦损失的能量）（   ）
A. 44Ω 、 91%         B. 4Ω 、  91%         C. 1.2Ω 、 72.7%         D. 12Ω 、 72.7%
4.关于能量守恒定律，下列说法正确的是（  ）  
A. 能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B. 能量守恒定律只适用于能量转化的过程
C. 摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律
D. 按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
5.某电动机的工作效率是85%，从能量转化看，它表示电动机工作时（  ）
A. 总共消耗了85%的电能                          B. 将85%的电能转化成机械能
C. 将85%的电能转化成内能                      D. 将85%的机械能转化成电能
二、填空题
6.（2020九上·越城期末）一台某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为3×10-3m2 ， 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是0.04m，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800圈，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，若1min消耗汽油9克，汽油的热值为4.6×107J/kg。请计算：
（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为________J；
（2）该汽油机的效率为________ (保留一位小数)。
7.（2020九上·杭州月考）           
（1）某汽车的最大功率是92kW，以最大功率工作时飞轮转速为2400r/min，汽油机每秒钟做功________次，该汽油机以最大功率工作时，每次做功冲程燃烧汽油0.5g，汽车的汽油机的效率是________。(汽油的热值为4.6×107J/kg）。
（2）用轻绳悬挂杠杆一端的O 点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；竖直向上拉动弹簧测力计缓慢上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2 ， 则杠杆机械效率的表达式为η=________（用字母符号表示）．若只将钩码的悬挂点由A 移至C，O、B在杠杆上的位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（选填变大、变小或不变）。

8.如图所示，白炽灯的能量转化示意图表明其工作时的效率为________；一盏工作时的效率为30%的节能灯，要达到60W白炽灯的亮度，其功率应为________W。节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有________。

9.一台水泵每秒钟内可把76.5kg水扬高10m，带动水泵的电动机的输入功率为12kW，电动机的效率是85%，g=10N/kg，则水泵的效率是________。
10. 小华家在遂宁偏远的农村，还没用上天燃气，使用的是瓶装液化气．如果每瓶中装入20kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部燃烧放出的热量是　________ J，若放出的热量有50%被利用，在标准大气压下可把　________ kg的水从20℃加热至沸腾（C水=4.2×103J/（kg•℃）．一次烧水过程中，水烧开后，她看到锅盖向上跳动，其原因是水蒸汽的________ 能转化为锅盖________ 能．
三、实验探究题
11.（2017·浙江）某同学想利用如图所示的电路来测试某玩具电风扇电动机的效率。设电池的电压U恒定不变，实验操作如下：

（1）步骤一：按如图连接好电路，先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后电流表示数为I1，则电动机线圈的电阻为________。
（2）步骤二：然后放手，当电动机正常转动时，________（请补充完整实验操作）
（3）该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率表达式________（用字母表示结果）
12.（2020·龙湾模拟）风能是一种潜在的新能源，风力发电机可以将获得的风能转化为化学能储存在蓄电池中，风力发电机都有一定的能量转化效率。为了研究“风力发电机的能量转化效率是否与风轮叶片数量有关？”小明利用电风扇、秒表、风力发电机模型、电量表(可准确测量蓄电池充电百分比)按照图甲方式进行如下实验。
①将图乙中单叶式风轮安装在风力发电机模型上；
②闭合电风扇开关，调节电风扇档位使其风速最大，计时20分钟，测量并记录蓄电池电量变化；重复3次实验并计算蓄电池电量变化平均值；
③分别换用图乙中双叶式、三叶式风轮，重复步骤②；
④处理相关数据得到“蓄电池含量与时间的关系”如图丙。

（1）本实验通过观察并记录________来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）分析图丙，解释我国大型风力发电厂均采用三叶式风轮发电，其依据是________。
（3）“叶尖速比”为风轮叶片尖端运动速度与风速之比，叶尖速比会影响风力发电机的能量转化效率。当单叶式风轮的叶尖速比为λ时，其能量转化效率达到最大值，已知该风轮半径为r(如图丁)，风轮每秒钟转动2圈，应将风速控制在________时能使该单叶式风力发电机能量转化效率达到最大值(用字母λ、r表示)。

四、解答题
13.（2021·温州模拟）随着数码产品的逐渐普及，充电宝也成了人们日常生活中必需品，如图是一款“神奇的充电宝”，使用说明上的部分参数如图所示，请回答下列问题：

项目
指标参数
容量
4000mAh
输入
DC5V/1A
输出
6-8W
发热温度
48-50℃
充电时间·
4.5小时
（1）这款“神奇的充电宝”的神奇之处在于：它不仅可以用于给移动设备充电，还可以作为暖手宝使用，产品介绍中写有：独创的吹气功能设计，只需轻吹一下，便可释放5分钟的热量。那么，吹气孔中的电路结构相当于是电路中的________。吹一次气，最多可提供多少热量________？
（2）已知电池容量“4000mAh”是指工作电流为4000mA时，能持续供电1小时。问：该充电宝一次充满电，仅作为暖手宝使用，最多可持续正常工作多长时间？（不计额外散失）
14.（2020九上·拱墅期末）如图甲所示的电压力锅的传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路
图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3Kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如丙所示。求：

（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。【水的比热容为4.2×103J/(Kg•℃】
15.（2020九上·柯桥月考）随着国家大力倡导共享经济，大量的共享单车和电动车出现在了马路上，下表是一辆共享电动车的铭牌上给出的技术参数。 
车型
整车质量
最大载重
电动机输出功率
额定电压
额定电流
26寸电动车
30kg
120kg
160W
40V
5.0A
根据表中数据计算：
（1）该电动机正常工作10分钟，线圈产生的热量；
（2）该电动机线圈的电阻；
（3）该电动机正常工作的效率。
16.（2020九上·新昌月考）某品牌家用电速热水龙头，打开水龙头，3-5秒就可流出热水。电速热水龙头的额定电压是220V，额定功率是3300W。某次该水龙头在额定电压下工作时，流入水的初温为15℃，在加热的21s时间内，得到0.45千克、末温48℃的热水。
（1）该速热水龙头的电阻为多少？（取整数）
（2）该速热水龙头工作效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
17.（2020九上·杭州月考）随着地铁1号、2号、4号等线的开通运营，杭州已进入地铁时代。某学校综合实践活动小组的同学们收集到地铁机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：
车类
功率 (W)
燃油热值(J/kg)
平均速度(km/h)
牵引力(N)
额定载客量(人)
XX型号地铁机车
106
/
60
5×104
500
XX型号公交汽车
/
4×107
15
3000
40
根据上述信息，回答下列问题。
（1）该区间内，地铁机车运行1.8km消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.3kg，行驶1.8km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？ 公交汽车的效率是多少？
18.（2020九上·西湖月考）如图所示是美的牌电热水壶铭牌，小西用该热水器在额定电压下正常工作，加热1.5L初温为20℃的水直至沸腾（100℃），所需要的的时间为6分钟，试分析：

（1）水所吸收的热量是多少？（C水=4.2×103焦/千克·℃）
（2）此次烧水电热水壶的效率是多少？
（3）随着严冬的到来，小西认为该电热水壶烧水的效率会更低，请你分析原因？
19.（2020九上·椒江期中）小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1 ， 电热水器开始工作，电热水器部分参数如表所示：
额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
1980W
水箱容量
50L
设定温度
40℃

（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少？
（3）假设将一箱水加热至设定温度时水吸收的热量为4.2×106J，用了50min，则电热水器的效率是多少？
20.（2020九上·吴兴月考）用燃气灶烧水时，把4.4kg初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了45g天然气(假设天然气完全燃烧)。已知天然气的热值为8.8×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
（1）烧水过程中，水的内能增加了多少？
（2）烧水过程中，天然气产生了多少的化学能？
（3）燃气灶烧水时转化效率为多少？
21.在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率(精确到0.1%)。
（3）科学研究表明：1g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
22.小明家新买来一台容积为80L的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40L，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m3 ， 停止加热后变为130.06m3。天然气的热值q天然气＝4.2×107J/m3 ， 水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，1L＝10－3m3。求：
（1）水箱中水的质量。
（2）水箱中水吸收的热量。
（3）该热水器的热效率。
23. 小明家用燃气灶烧水时，把质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3 的天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为q=8.4×107J/m3 ． 求：
（1）水吸收的热量
（2）燃气灶烧水时的效率是多少？
24. 某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；
（3）酒精灯烧水时的热效率．
五、综合说理题
25.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。
请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施．

答案解析部分
一、单选题
1.答案: B
考点:沸点及沸点与气压的关系，能量利用效率，物体内能的改变方法，电器的电功率
分析:（1）根据热效率η=QW分析；
（2）根据内能改变的方式分析；
（3）根据常见家用电器的功率分析；
（4）根据液体沸点随气压变化的规律分析。
解答:A.根据公式η=QW可知，热效率本身没有单位，故A错误；
B.加热的过程中，将电能转化为内能，即用做功的形式改变内能，故B正确；
C.电压力锅的额定功率在1000W左右，故C错误；
D.电压力锅内的气压高于标准气压，因此水的沸点高于100℃，因此水沸腾时，继续吸热，但水温肯定高于100℃，故D错误。
故选B。
2.答案: B
考点:欧姆定律及其应用，能量利用效率
分析:根据欧姆定律求出电动机的电阻，即 R=U2A ，再根据机械效率的计算公式η= W有W总=P有P总=P总−P额P总 = I1U−I12RI1U 即可求出，答案一致的选项为正确答案．
解答:电动机的电阻可表示为 R=U2A ；
η= W有W总=I1U−I12RI1U = 0.6A×U−(0.6A)2×U2A0.6A×U =70%；
因此选项A  C  D错误，B选项正确．
故选B．
3.答案: B
考点:欧姆定律及其应用，能量利用效率
分析:（1）电流通过直流电动机做功，消耗电能（W电=UIt）转化为机械能（W机=mgh）和内能（W内=I2Rt），可求转化为的内能大小，再根据W内=I2Rt求电动机线圈的电阻；（2）知道了消耗的电能（总能量）和转化的机械能（有用能量），利用效率公式求直流电动机工作时的机械效率．
解答:（1）在8s内电流通过直流电动机做功（消耗电能）：
W电=UIt=220V×5A×8s=8800J，
在时间8s内得到的机械能：
W机=Gh=mgh=200kg×10N/kg×4m=8000J，
在时间8s内，在电动机线圈的电阻转化的内能：
W内=I2Rt=W电﹣W机=8800J﹣8000J=800J
所以R= W内I2t = 800J(5A)28s =4Ω；（2）电动机的效率：
η= W机W电 ×100%= 8000J8800J ×100%≈91%．
故选B．
4.答案: D
考点:能量利用效率
解答:A、能量守恒定律是一个普遍适用的规律，适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；
B、能量守恒定律适用于自然界中的任何能的转化过程，不论是转化还是转移都一定遵守能量守恒定律，故B错误；
C、“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它符合能量守恒定律的，故C错误；
D、能量不会消失，从一种能变成另一种能，故消耗多少某种能即能以其他能的形式表现出来，即总量保持不变，故D正确。
故选：D
分析:能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的。
5.答案: B
考点:能量利用效率
解答:电动机工作时主要将电能转化为机械能，还有一部分电能转化为内能，电动机的工作效率是85%，表示其用来做有用功的机械能占消耗电能的总量的85%，即将85%的电能转化成机械能，故B符合题意。
故选：B
分析:电动机工作时主要将电能转化为机械能，其用来做有用功的机械能占消耗电能的百分比，就是它的工作效率。
二、填空题
6.答案: （1）108
（2）23.5%
考点:功的计算公式的应用，能量利用效率，燃料的热值
分析:（1）首先根据F=pS计算出活塞受到的压力，再根据W=Fs计算一个冲程活塞所的功；
（2）一个工作循环中，飞轮转动2次，做功1次，据此计算出1min内做功的次数，然后根据W总=nW计算出总功，再根据Q=qm计算出汽油放出的热量，最后根据η=W总Q计算机械效率即可。
解答:（1）燃气对活塞的压力：F=pS=9.0×105Pa×3×10-3m2=2700N；
一个做功冲程燃气做的功：W=Fs=2700N×0.04m=108J；
（3）1min内做功次数：1800÷2=900（次）；
1min做的总功W总=nW=108J×900=97200J；
汽油燃烧放出的热量：Q=qm=4.6×107J/kg×0.009kg=4.14×105J；
该汽油机的效率为：η=W总Q=97200J4.14×105J=23.5%。
7.答案: （1）20；20%
（2）Gh1/Fh2；变大
考点:能量利用效率，燃料的热值，热机，机械效率
分析:（1）在四冲程内燃机中，飞轮转动2次做1次功，据此计算每秒做功的次数。首先根据W=Pt计算出一秒内做的功，再根据Q=qm计算出汽油放出的热量，最后根据η=WQ计算汽油机的效率。
（2）使用杠杆提升重物时，克服物体重力做有用功，测力计的拉力做总功，根据公式η=W有W总计算杠杆的机械效率。
（3）当钩码移动位置后升高相同的高度，分析测力计的拉力上升高度的变化，最后根据η=W有W总分析机械效率的变化。
解答:（1）飞轮转速2400r/min，那么每秒钟转速：2400r60s=40r/s。因为飞轮转速和做功次数的关系：2：1，所以汽油机每秒做功次数为：40÷2=20（次）。
       汽油机每秒钟做功：W=Pt=9.2×104W×1s=9.2×104J；
每秒钟消耗汽油放出的热量为：Q=qm=4.6×107J/kg×（5×10-4kg×20）=4.6×105J；
汽油机的效率：η=WQ=9.2×104J4.6×105J=20%。
（2）杠杆的机械效率η=W有W总=Gh1Fh2；
若只将钩码的悬挂点由A 移至C，O、B在杠杆上的位置不变，仍将钩码提升相同的高度h1 ， 根据相似三角形的性质可知，弹簧测力计上升的高度h2会变小。根据公式η=W有W总=Gh1Fh2可知，杠杆的机械效率会变大。
8.答案: 10%；20；方向性
考点:能量利用效率
分析:（1）根据能量转化效率η=光能电能×100%计算即可；
（2）根据首先根据η=光能电能×100%计算出白炽灯的有效功率，再根据同样的公式计算出节能灯的功率。
（3）根据能量转化和转移的方向性分析解答。
解答:（1）白炽灯的工作效率η=光能电能×100%=10J100J×100%=10%；
（2）60W白炽灯的发光功率为：60W×10%=6W；
那么需要节能灯的功率为：6W30%=20W；
（3）节能灯产生的内能散失到空气中，无法自动转化为电能，表明能量的转化具有方向性。
9.答案: 75%
考点:能量利用效率
解答:水的重力G=mg=76.5kg×10N/kg=765N，
克服水的重力所做的有用功：
W有=Gh=765N×10m=7650J，
由 得，
电动机的输出功率为P出=P入η=1.2×104W×85%=1.02×104W，
由 得，
电动机每秒输出的总功为W总=P出t=1.02×104W×1s=1.02×104J，
水泵的效率 。
故答案为：75%
分析:首先分析此题水泵工作的各个流程；电流输入电动机做功，电动机将85%功输出给水泵，水泵利用这些功（总功）再将水送到高处，做有用功；水泵的效率就是有用功和总功的比值；然后利用相关的公式进行运算；就得到答案。
10.答案: 8.4×108　；1.25×103　；内　；机械　
考点:能量利用效率，热量的计算，燃料的热值
解答:
（1）整瓶液化气完全燃烧释放热量：
Q放=mq=20kg×4.2×107J/kg=8.4×108J，
（2）由题知，Q吸=c水m水△t×50%=8.4×108J×50%=4.2×108J，
水的质量：m水==4.2×108J4.2×103J/(kg·°C)×(100°C-20°C)=1.25×103kg；
（3）水烧开后，锅盖向上跳动，是水蒸气的内能转化为锅盖的机械能．
故答案为：8.4×108；1.25×103   内；机械．
分析:（1）利用Q放=mq求整瓶液化气完全燃烧放出的热量；
（2）已知放出的热量有50%被利用，用这些热量加热水，知道水的比热容和水的温度升高值，利用吸热公式求水的质量；
（3）由于水蒸气的温度高，内能大，可推动锅盖跳动，内能转化为机械能．
三、实验探究题
11.答案: （1）U/I1
（2）读出电流表的读数为I2
（3）1－I2/I1
考点:能量利用效率，电功率
分析:（1）电动机不转动时为纯电阻用电器，根据欧姆定律求出电动机线圈的电阻。
（2）当电动机正常转动时，根据P=UⅠ求出消耗的电功率，根据P=I2R求出电动机线圈的热功率，消耗的电功率减去电动机线圈的热功率即为输出机械功的功率，输出机械功的功率与消耗的电功率的比值即为该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率。
解答:（1）电动机不转动时为纯电阻用电器，根据欧姆定律可得电动机线圈的电阻R= U/I1 。
（2）要求电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率 ， 还需要求出电动机工作时产热功率，所以还要知道此事的电流，故操作为： 读出电流表的读数为I2
（3）当电动机正常转动时，消耗的电功率电动机线圈的功率P=UI2；电动机线圈的热功率根据焦耳定律可得P热=I22R=I22×U/I1=UI22/I1；输出机械功的功率P输出=P-P热=UI2-UI22/I1=UI2（I1-I2）/I1
该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率
η =P输出/P=[UI2（I1-I2）/I1]/UI2×100%=（I1-I2）/I1×100%
故答案为：（1） U/I1 ；（2） 读出电流表的读数为I2 ；（3）（I1-I2）/I1×100%
12.答案: （1）相同时间内蓄电池电量变化量
（2）当风速相同时，使用三叶式风轮能量转化效率较高
（3）4πr/λ
考点:能量的相互转化和转移，能量利用效率
分析:（1）电风扇的转速相同，即相同的时间内产生的风能相同；蓄电池电量增加越多，说明风能转化为电能的比例越大，即能量转化效率越高。
（2）根据丙图确定风轮叶片数和能量转化效率的关系即可；
（3）根据题干定义可知，叶尖速比=v尖v风；首先计算出风轮叶片尖端的速度，再根据这个公式计算风速即可。
解答:（1）本实验通过观察并记录相同时间内蓄电池电量变化量来比较风力发电机的能量转化效率。
（2）根据图丙可知，在20min内，三个叶片的转化效率为20%，此时最高，那么得到结论：当风速相同时，使用三叶式风轮能量转化效率较高，因此我国石油三叶式风轮发电；
（3）风轮转动一周经过的距离为2πr，那么风轮尖端的速度为：v尖=4πr1s=4πrms；
根据公式叶尖速比=v尖v风得到,
λ=4πrv风；
解得：v风=4πrλ。
四、解答题
13.答案: （1）开关；Q=W=pt=8W×5×60S=2400J
（2）W=4000mAh×U=4A×3600S×5V=7.2×104J
W总=4.5h×W=7.2×104J×4.5h=3.24×105J
n=W总/Q=135
t=135×5min=675min=11.25h
考点:能量利用效率，电功计算公式的应用
分析:（1）①电源提供电能，导线输送电能、开关控制电路通断，用电器消耗电能；

②根据公式Q=W=Pt计算出提供的热量。
（2）首先根据W=UIt计算出充电1h的电能，然后根据W总=4.5W计算出电池充满电时储存的电能，接下来根据n=W总Q计算出电池的电能是5min产生热量的多少倍，那么暖手宝持续工作时间就是5min的多少倍，从而计算出持续工作时间。
14.答案: （1）R1 的电功率P1＝P﹣P保＝1000W﹣200W＝800W
R1=U2P1=(220V)2800W=60.5Ω

（2）加热过程消耗的电能：W加热＝Pt＝1000W×28×60s＝1.68×106J
（3）水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率： η=Q吸W加热=1.26×106J1.68×106J×100%=75%
考点:能量利用效率，热量的计算，电功率计算公式的应用
分析:（1）根据乙图可知，当开关与a、b接触时，两个电阻并联。此时功率最大，为加热状态，功率为1000W；当开关与c接触时，只有R2自己工作，此时功率最小，为保温状态，功率为200W。根据P1＝P-P保计算出电阻R1的功率，再利用公式 R1=U2P1计算R1的阻值；
（2）从丙图中找到加热时间t，再根据公式W加热=P加热t计算加热过程消耗的电能；
（3）根据吸热公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量，再根据公式 η=Q吸W加热计算加热效率。
 
15.答案: （1）电动机的总功率P总=U总I总=40V×5A=200W；
电动机的发热功率P热=P总-P输出=200W-160W=40W；
线圈产生的热量：Q=P热t=40W×600s=24000J；
（2）根据P热=I2R得到：40W=（5A）2R；
解得：R=1.6Ω。
（3）该电动机的效率：η=P输出P总=160W200W=80%。
考点:能量利用效率，电功率计算公式的应用
分析:（1）首先根据P总=U总I总计算出电动机的总功率，然后根据P热=P总-P输出计算出电动机的发热功率，最后根据Q=P热t计算出产生的热量；
（2）根据公式P热=I2R计算线圈电阻；
（3）根据η=P输出P总计算电动机的效率。
16.答案: （1）R= U2P = (220V)23300W =15Ω
（2）Ptη=cm(t2-t1)
η= cm(t2-t1)Pt = 4.2×103J/(kg⋅°C)×0.45kg×(48°C-15°C)3300W×21s =90%
考点:能量利用效率，热量的计算，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用
分析:（1）已知功率和电压，根据公式R=U2P计算电热水龙头的电阻；
（2）首先根据Q=cm△t计算出水吸收的热量，再根据W=Pt计算出消耗的电能，最后根据η=QW计算电热水龙头的工作效率。
 
17.答案: （1）地铁机车运行的时间t=sv=1.8km60km/h=0.03h=108s；
那么地铁机车消耗的电能为：W=Pt=106W×108s=1.08×108J。
（2）燃油放出的热量为：Q=qm=4×107J/kg×（0.3kg×1.8）=2.16×107J；
公交车做的功：W=Fs=3000N×1800m=5.4×106J；
公交车的功率：η=WQ=5.4×106J2.16×107J=25%。
考点:功的计算公式的应用，功率计算公式的应用，能量利用效率，燃料的热值
分析:（1）首先根据t=sv计算地铁机车运行的时间，再根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）根据Q=qm计算出燃油放出的热量，根据W=Fs计算出公交车做的功，最后根据η=WQ计算公交车的效率。
18.答案: （1）热水壶内水的质量m=ρV=103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg；
水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×105J。
（2）电水壶消耗的电能W=Pt=1800W×（60s×6）=648000J；
那么电热水壶的效率：η=QW=5.04×105J64800J=82.9%。
（3）随着严冬的到来，小西认为该电热水壶烧水的效率会更低，原因可能为：环境温度降低，烧水时对外散热更多，水所吸收的热量不变，所以效率降低。
考点:能量利用效率，热量的计算
分析:（1）首先根据m=ρV计算热水壶内水的质量，再根据Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）首先根据W=Pt计算出消耗的电能，再根据公式η=QW计算电热水壶的效率。
（3）冬季的气温低，电水壶向外散热更多，从这个角度分析效率降低的原因。
19.答案: （1）当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态；
由P= U2R 可得：R1= U2P保温 = (220V)2220W =220Ω

（2）当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R2的电流是：
I2= P2U = 1760W220V =8A

（3）根据题意可知，Q=4.2×106J，
由P= Wt 可得消耗的电能：W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J
热水器的效率为：η= QW ×100%= 4.2×106J5.94×106J ×100%≈70.7%．
考点:欧姆定律及其应用，能量利用效率，电功率计算公式的应用
分析:（1）当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，从表格中找到保温功率和电压，根据公式R1=U2P保温计算即可；
（2）当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，首先根据P2=P加热﹣P1计算出电热丝R2的电功率，再根据公式I2=P2U计算通过R2的电流；
（3）首先根据W=Pt计算出电热水器消耗的电能，再根据公式η=QW计算热水器的热效率。
 
20.答案: （1）Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×2.2kg×（100℃-20℃）=7.392×105J
（2）Q放=mq=45×10-3kg×4.4×107J/kg=1.98×106J
（3）η= Q吸Q放 ×100%= 7.392×105J1.98×106J ×100%=37.3%
考点:能量利用效率，热量的计算，燃料的热值
分析:（1）根据公式Q吸=cm（t-t0）计算水的内能的增加量；
（2）根据公式Q=mq计算天然气放出的化学能；
（3）根据公式 η=Q吸Q放  计算燃气灶烧水时的转化效率。
 
21.答案: （1）水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(100℃－20℃)＝3.36×104J。
（2）3g酒精完全燃烧释放的热量Q放＝mq＝3×10－3kg×3.0×107J/kg＝9×104J，酒精灯烧水的热效率η＝ Q吸Q放 ×100%＝ 3.36×104J9×104J ×100%≈37.3%。
（3）1g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103J的热量，则5g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量Q＝5g×2.26×103J/g＝1.13×104J。
考点:能量利用效率，热量的计算，燃料的热值
分析:（1）根据公式Q吸＝cm(t－t0)计算水吸收的热量；
（2）根据公式Q放＝mq计算酒精燃烧放出的热量，然后根据公式  η＝Q吸Q放 计算酒精灯烧水的热效率；
（3）水蒸气需要吸收的热量=1g水蒸发吸收的热量×水的质量。
22.答案: （1）水的体积V＝40L＝40×10－3m3＝4×10－2m3 ，
根据ρ＝ mV 得，水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×4×10－2m3＝40kg。

（2）水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃－20℃)＝3.36×106J。
（3）消耗天然气的体积V＝V2－V1＝130.06m3－129.96m3＝0.1m3 ，
天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq天然气＝0.1m3×4.2×107J/m3＝4.2×106J，
该热水器的热效率η＝ Q吸Q放 ×100%＝ 3.36×106J4.2×106J ×100%＝80%。
考点:密度公式的应用，能量利用效率，热量的计算
分析:（1）根据公式m＝ρV计算水箱中水的质量即可；
（2）根据公式Q吸＝c水m(t－t0)计算水吸收的热量；
（3）首先根据V＝V2－V1计算出消耗天然气的体积，再根据Q放＝Vq天然气计算出天然气燃烧放出的热量，最后根据η=Q吸Q放×100%计算该热水器的热效率。
 
23.答案: （1） 水吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×105J；
答：水吸收的热量为6.72×105J．

（2） 天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=0.02m3×8.4×107J/kg=1.68×106J；
燃气灶的效率：
η=×100%=6.72×1051.68×106×100%=40%；
答：燃气灶烧水时的效率是40%．
考点:能量利用效率，热量的计算，燃料的热值
分析:（1）由热量公式可以求出水吸收的热量，水吸收的热量转化为水的内能．
（2）由燃烧值公式可以求出天然气完全燃烧释放的热量，由效率公式求出燃气灶烧水的效率．
24.答案: （1）100g=0.1kg，水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×60℃=2.52×104J；
（2）酒精完全燃烧产生的热量：
Q放=mq=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J；

（2）酒精完全燃烧产生的热量：
Q放=mq=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J；

（3）
酒精灯烧水时的热效率：
η=×100%=2.52×104J1.26×105J×100%=20%．
考点:能量利用效率，热量的计算，燃料的热值
分析:利用吸热公式求水吸收的热量；
已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量；
烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比．
五、综合说理题
25.答案: 锅炉效率低的原因：
①锅炉冒出大量的黑烟说明煤燃烧不完全；
②锅炉周围的温度很高说明向周围散失的热量太多。
改进措施：
①把煤炭磨成粉状可以增大煤与氧气的接触面积，提供充足氧气，使煤在炉膛内尽可能燃烧完全；
②在锅炉的外围包裹一层隔热的材料，减少热量散失（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？
可以加大受热面积．
考点:能量利用效率
解答:（1）锅炉冒出大量的黑烟说明煤燃烧不完全，损耗一部分能量；锅炉周围的温度很高说明向周围散失的热量太多，因此锅炉的效率会很低．要想提高锅炉的效率，就要想办法使燃料充分燃烧，减少浓烟带走的热量，减少锅炉向外散热。
答：锅炉效率低的原因：
①锅炉冒出大量的黑烟说明煤燃烧不完全；
②锅炉周围的温度很高说明向周围散失的热量太多。
改进措施：
①把煤炭磨成粉状可以增大煤与氧气的接触面积，提供充足氧气，使煤在炉膛内尽可能燃烧完全；
②在锅炉的外围包裹一层隔热的材料，减少热量散失。（2）烟气带走了大量的热，所以我们可以加大受热面积，增加有效吸收的热，充分利用热量，减少烟气带走的热。
答：可以加大受热面积。
分析:要根据题目中给出的现象分析炉子效率低的原因．并且要知道提高炉子效率的一些方法．烟囱冒出大量的黑烟，说明燃料燃烧很不充分，锅炉周围的温度很高，说明烟的温度很高，带走的热量多，因而造成了锅炉的效率低．要提高锅炉的效率，就要从上面两个方面入手．想办法让燃料燃烧充分；减少废气带走的热量。