专题05 电能与机械能转化的效率计算问题 -【常考必刷】 2022中考物理常考计算题之经典模型培优练习

专题05 电能与机械能的转化模型 1．共享汽车有助于缓解交通堵塞，且节能环保，已在许多城市中投入使用。共享汽车在某次行驶过程中，牵引力的功率保持1500W不变，以54km/h的速度沿直线匀速行驶了10km。 （1）求共享汽车牵引力所做功的大小； （2）行驶过程中消耗了0.8kW·h的电能，求共享汽车的效率。（结果保留一位小数） 【答案】（1）106J；（2）34.7% 【详解】 解：（1）共享汽车沿直线匀速行驶的距离为 s=10km=10000m 速度为 v=54km/h=15m/s 牵引力的功率P=1500W，牵引力做功为 （2）共享汽车行驶过程中消耗的电能为 W总=0.8kW·h=0.8×3.6×106J=2.88×106J 共享汽车的效率为 答：（1）共享汽车牵引力所做的功为106J； （2）行驶过程中消耗了0.8kW·h的电能，共享汽车的效率为34.7%。 2．为了节能环保，唐老师开始骑电动自行车上班（如图甲所示），如表是他与电动自行车的有关数据。求： （1）老师在其中一段平直公路上做匀速运动时，该段路程运动的s—t图像如图乙所示，则电动自行车行驶速度为多少？ （2）行驶时，车轮与地面接触的总面积为4×10-3m2，则老师骑车时，电动自行车对地面的压强为多大？ （3）在该段路程行驶过程中，受到的阻力与时间关系如图丙所示，请求出电动自行车前进90m牵引力做功是多少？ （4）该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率是多少？ 人的质量m人/kg 电动自行车质量m车/kg 行驶时电动机平均功率P/W 60 20 200 【答案】（1）6m/s；（2）2×105Pa；（3）1800J；（4）60% 【详解】 解：（1）老师做匀速直线运动，由图乙可得速度大小为 （2）行驶时，车对地面的压力为 车对地面的压强为 （3）由图丙可知行驶过程中阻力f=20N，车是匀速行驶，所以行驶过程中牵引力为 F=f=20N 则电动自行车前进90m牵引力做功是 （4）行驶时电动机平均功率P=200W，所以15s内消耗的电能是 电能转化为机械能的效率是 答：（1）电动自行车行驶速度为6m/s； （2）老师骑车时，电动自行车对地面的压强为2×105Pa； （3）电动自行车前进90m牵引力做功1800J； （4）该车在15s内消耗的电能转化为机械能的效率是60%。 3．如图所示，2021年5月22日，“祝融号”火星车安全到达火星表面，在某次观测时，“祝融号”的质量为240kg，先用50s时间将车体重心升高1m，然后用1h的时间在一段平直火星面AB上匀速直线行驶了36m，在AB上行驶消耗了1.08×104J的电能。已知“祝融号”将电能转化为机械能的效率为60%；物体在火星表面上的重力是地球表面上的，地球表面上g取10N/kg。求： （1）“祝融号”在AB段上运动的速度； （2）车体重心升高1m的过程中，克服重力做的功和功率； （3）“祝融号”在AB上匀速直线行驶时所受的阻力。 【答案】（1）；（2），；（3）180N 【详解】 解：（1）“祝融号”在AB段上运动的速度 （2）车体重心升高1m的过程中，克服重力做的功为 克服重力做的功率为 （3）有用的机械能为 “祝融号”在AB上匀速直线行驶时牵引力为 由于匀速行驶，所受的阻力 答：（1）“祝融号”在AB段上运动的速度为； （2）车体重心升高1m的过程中，克服重力做的功为，克服重力做的功率为； （3）“祝融号”在AB上匀速直线行驶时所受的阻力为180N。 4．近两年丽江街头出现大量的电动汽车和电动公交车，以及随处可见的两轮自动平衡电动车，电动车因其节能、环保而受到人们的青睐，如图所示，两轮自动平衡电动车做为一种新兴的交通工具备受年轻人的喜爱，如表是某型号两轮自动平衡电动车的主要参数，请通过计算解答下列问题： 整车质量 20kg 锂电池电压 60V 锂电池容量 10A∙h （1）锂电池充满电后能储存多少焦耳的电能？ （2）锂电池充满电后，质量为50kg小夏骑着两轮自动平衡电动车在平直路面上匀速行驶进行测试，最多行驶27km电能恰好耗尽，假设受到的平均阻力是总重力的0.1倍，求此过程中两轮自动平衡电动车的工作效率是多少？ （3）在小夏骑行两轮自动平衡电动车的过程中，为确保安全，请你对他提出两条合理的建议。 【答案】（1）2.16×106J；（2）87.5%；（3）减速慢行，不要闯红灯，右侧行驶 【详解】 解：（1）锂电池充满电后能储存的电能 W=UIt=60V×10A×3600s=2.16×106J （2）人和车的总重力 G总=(m车+m人)g=(50kg+20kg)×10N/kg=700N 平均阻力 f=0.1G总=0.1×700N=70N 因为电动车匀速直线运动，所以受平衡力，牵引力