初中物理效率问题复习案例.docx

初中物理效率问题复习案例初中物理效率问题复习案例 河西中学河西中学 徐品杰徐品杰 初中物理中效率问题是每年中考的必考题型之一 也是很多学生感到困惑的问题之一 关于滑轮组 斜面的机械效率教材上讲的较详细 我这里就不重复了 而在近些年的中考中 效率已不再局限于机械效率 凡是涉及到能量的转移或转化 都会涉及到效率问题 对于如 何求各种机械 电器 效率 似乎千变万化 学生往往不得要领 其实效率问题也不难 只 要弄清了几种功在不同机械 电器 的含义 能正确求出有用功和总功 问题就会得到很好 的解决 以下对初中物理有关效率问题进行归类总结 希望对初中学生复习这部分知识有所 帮助 一 理解各种功的含义 广义效率问题是解题的关键 1 有用功 我们在使用各种机械 电器 时 总是要利用机械 电器 为我们服务 使 用它们达到某种目的而做的功 称为有用功 也即目的功 例如 使用滑轮组提升重物 目的就是使重物上升 水平拉动物体 目的就是使物体水 平移动 克服摩擦力做功就是有用功 电热水器目的就是加热水 因而水吸热需要的功是有 用功 电动机工作时提供给其它机械所做的功就是有用功 以上这些功都是机械 电器 完成任务时必须要做的实实在在的功 是不能打折的功 称为有用功 2 总功 是有用功和额外功的来源 是使用机械时动力提供或使用电器电能提供的 例 如 在使用滑轮组提升重物时 动力功始终是 W总 FS W总 UIt W总 Pt 使用太阳能热水 器时 热水器吸收的太阳能即为 W总 3 额外功 数值上等于总功减去有用功 但有时仅凭这一点 对于我们解题可能用途不 大 正确理解机械 电器 在使用过程中做有用功的同时 还要克服额外阻力做功 哪些功 是克服额外阻力做的功呢 在使用不同机械 电器 具有不同的含义 也是学生最难区分 理解的 各种机械 电器 在使用过程中具体情况不同 额外功的形式也不一样 例如 滑轮组提升重物不得不克服摩擦 绳重及动滑轮自重做功 利用斜面提升物体不 得不克服斜面摩擦阻力做功 使用电动机 电动机内阻发热做功 使用电热器时存在各种热 量损失 使用杠杠时 克服杠杠自重 摩擦做功等等 这些功都是额外功 二 掌握能量的转移 或转化 中 转移 或转化 之后的能量与转移 或转化 之前的能 量的比值就是效率 是效率计算问题的核心 思考下面的一些实例 就可理解效率问题 一 光热效率 1 太阳能发电 太阳能转化为电能 利用的能量 供给的总能 量 W Q放 Pt 辐射能量 面积 时间 2 火力发电过程 是化学能转化为内能再转化为 电能 利用的能量 供给的总能量 W Q放 Pt cm t t0 1 每到夏收季节 农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧 如图这不仅造成资源浪费 环境污染 而且极易引发火灾等 为解决这一问题 现已研制出利用秸秆生产的节能环保型 燃料 秆浆煤 若燃烧秆浆煤 使 50kg 20 的水温度升高到 80 热值为 2 4 10 7J kg 求 1 水需要吸收的热量 2 如果秆浆煤燃烧释放的热量有 30 被水吸收 需要完全燃烧多少千克秆浆煤 2 简易太阳晒水箱代替燃料烧水用来淋浴方便 水箱内有 60 千克的水 玻璃盖面积为 0 84 米 2 地球表面接受太阳辐射热为 7 56 104焦 分钟 米2 水箱热效率为 50 在 不考虑水散热的情况下 请写出水温变化的计算公式 并计算出晒水 4 小时水温升高多少 二 力热转换效率 内燃机的工作过程中 由于燃料燃烧不充分 热损失 克服机 器零件间的摩擦都会有能量损失 所以也有效率问题 所以利用的能量是机械能 W FS 供 给的总能量是燃料燃烧放出的总能量 Q mq 利用的能量 供给的总能量 W Q FS mq 1 一辆汽车匀速行驶 速度为 90km h 匀速时阻力为 920N 汽油热值为 4 6 10 7J kg 求 1 发动机的功率 2 匀速行驶 300km 消耗 20kg 汽油 其发动机效率是多少 2 汽车在行驶中 由于路况和车速的不同 发动机的实际功率也不同 通常行驶时 实际功率要小于它的最大功率 某型号轿车的有关数据如下表 某标号汽油的热值约为 4 5 10 7J kg 密度约为 0 7 103kg m3 求 若轿车发动机的效率是 40 当轿车以 100km h 的速度匀速行驶时 发动机的实际功率是多少瓦特 三 电热转换效率 它的能量转化过程是电能转化为内能 转化后所利用的能量就是 水吸收的热量即 Q1 cm t t0 供给的总能量就是消耗的电能即 Q2 W Pt 所以 利用的 能量 供给的总能量 Q1 Q2 cm t t0 Pt 将一个标有 220V 400W 字样的 热得快 插入体积为 0 5 升 初温为 20 的水中 此时由于是用电高峰 实际电压为 210V 在标准大气压下经过 9 分 10 秒将水加热至沸腾 求 热得快 烧水时的热效率 不计电阻值随温度的变化 四 电力转换效率 电动机在工作过程中由于电流的热效应 机械摩擦等都有能量损失 所利用的能量是机械能 W1 Fs 其中 F 为牵引力 s 为行驶的距离 供给的总能量是电能 W2 Pt 所以 利用的能量 供给的总能量 W1 W2 Fs Pt 3 目前在我市城乡有大量的电动自行车在被消费者使用 下表是某型号电动车的规格表 型号 额定电压 额定电流 最大载重 最大时速 自重 X2005HGx 36V 5A 55kg 20Km h 20kg 1 这种电动车以最大速度行驶时阻力为车重的 0 04 倍 某人满载时以最大车速行驶 1h 克服摩擦力做得功是多少 2 1h 内此车所消耗的电能是多少 3 此电动车的效率是多少 参考答案 一 光热效率 1 1 26 10 7J 1 75Kg 2 t Q吸 cm 二 力热转换效率 1 1 23000W 2 30 2 21000W 三 电热转换效率 84 四 电力转换效率 1 16 10 5J 2 6 48 105J 3 92 6