2024年中考物理（苏科版）二轮复习专题训练：能量的转化效率问题

专题训练　能量的转化效率问题 类型一　汽车储能的效率 1. （2022·宝鸡模拟）如图甲所示为一台某品牌的混合动力汽车. 普通汽车刹车时动能全部用于克服与地面的摩擦力做功，而该油电混合动力汽车在关闭发动机后，动能除用于克服与地面的摩擦力做功外，其余能量全部通过驱动电机反转为发电机给蓄电池充电.在某次测试时，同样车型的普通汽车和该油电混合动力汽车刚刚关闭发动机后，根据汽车通过路程s时，所对应的动能Ek，作出Ek－s图像如图乙所示.设两车受到的摩擦力大小相等.油电混合动力汽车正常行驶时关闭发动机，直至停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率称之为储能效率. 1 2 3 4 （1） 该车在刹车时实现动能回收再发电，这一过程中将 　机械　⁠能转化为电能. （2） 求该油电混合动力汽车的储能效率. 解： 62.5％ 机械 1 2 3 4 类型二　光热转换的效率 2. （2023·西安莲湖模拟）如图所示为一个容积为50L的电辅助太阳能热水器（以下简称热水器）.在光照条件不好时，可用电加热器加热，温度达到预设温度时会自动切换到保温状态，为了防止触电，热水器在向外供水过程中会自动断电.某日因天气原因，太阳辐射能E＝1.75×106J/（h·m2）（每小时每平方米辐射的热量），太阳能只将水由20℃加热到了30℃，此时开启电加热器，将水加热到预设温度70℃.已知太阳能板的面积为2m2，水吸收太阳能的效率为60％，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）.供水过程中不计热量损失. 1 2 3 4 （1） 求水吸收的太阳能. 解：（1） 2.1×106J （2） 求太阳能板当天接收太阳能的时间. 解：（2） 1h （3） 在热水器向外供水时，通过控制冷、热水阀使热水器内的热水与20℃的冷水混合，已知人在淋浴时适宜的水温为40℃，每个人淋浴用水均为30L，假设热水器内70℃的热水能全部用完，则能满足几个人的淋浴用水？ 解：（3） 能满足4个人的淋浴用水 1 2 3 4 类型三　光电转换的效率 3. （2023·本溪开学）2022年10月18日，卡塔尔阿尔卡萨800MW光伏电站正式投产，同年11月中国光伏点亮了卡塔尔世界杯，为首届“碳平衡”世界杯助力.据悉该电站共使用了如图所示的200万块双面光伏组件，每天可为卡塔尔提供5×106kW·h的电能，减排二氧化碳约250t.假设这些太阳能电池板每天获得的太阳辐射能量为9×1013J. （1） 光伏电池的光电转化效率是多少？ 解：（1） 每天提供的电能W电＝5×106kW·h＝1.8×1013J，光伏电池的光电转化效率η＝×100％＝×100％＝20％ 第3题 1 2 3 4 （2） 若这些电能由热值为3.6×107J/m3的天然气完全燃烧产生，则所需天然气的体积是多少？（不计热损失） 解：（2） 天然气完全燃烧放出的热量Q放＝W电＝1.8×1013J，所需天然气的体积V＝＝＝5×105m3 第3题 1 2 3 4 （3） 如果某高铁的电动机效率为90％、功率为5000kW，那么这些电能可以使其运行多长时间？ 解：（3） 高铁电动机输出的机械能W机械＝η'W电＝90％×1.8×1013J＝1.62×1013J，高铁运行的时间t＝＝＝3.24×106s＝900h 第3题 1 2 3 4 类型四　风电转换的效率 4. （2022·扬州仪征模拟）阅读短文，回答问题. 风力发电 风电技术就是利用风能发电的技术，开发风电技术是当今诸多国家的重要发展战略.仪征月塘、大仪等乡镇就已经安装了许多风力发电机，如图甲所示. 如图乙所示，风力发电时，利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电.发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户. 风电是清洁能源，每生产1度电，就可相应节约0.4kg标准煤，同时减少0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物的排放. 1 2 3 4 　 1 2 3 4 （1） 风能属于 　可再生　⁠（可再生/不可再生）能源，风机中的发电机是利用 　电磁感应　⁠原理进行发电的. （2） 某集团研发的SL6000风力发电机组，最大发电功率为6×106W.此风力发电机组满功率工作5h，可生产 　3×104　⁠kW·h的电能，相当于 　3600　⁠kg、热值为3×107J/kg的煤完全燃烧释放的能量. （3） 远距离输电时，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路因发热而造成的电能损失功率P损＝ 　⁠​ 　⁠ 可再生 电磁感应 3×104 3600 ⁠​ 1 2 3 4 （4） 如表所示为不同风速下每台风力发电机组输出的电功率. 风速/（m·s－1） 3 6