专项7　与电能相关的效率问题 2025年中考物理一轮专题复习（河南）

专项7　与电能相关的效率问题 第1部分　依“标”据“本”全面复习 方法指导　电热器的效率　 类型 电热器效率问题（10年3考） 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 例1　（2020河南，21题）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220 V　3 000 W”的电热水器。 （1）电热水器中的电热管工作时利用的是电流的_____效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度设置，红外线是_________（选填“可见”或“不可见”）光。 热 不可见 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （2）大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有“10 A”和“16 A”两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （3）已知该电热水器的加热效率为 90%，求它正常工作时把 30 L水的温度从20 ℃加热到47 ℃需要的时间。[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] ①水吸收的热量：　 水的质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×30×10-3 m3＝30 kg，水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×30 kg×（47 ℃－20 ℃）＝3.402×106 J 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 ②依据加热效率，计算电热水器消耗的电能： ③需要的时间： 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 若用该电热水器加热14 min，可使同样多20 ℃的水温度升高多少度？ “河南真题精练”中的命题点1 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 方法指导　电动机的效率　 类型 电动工具的效率（10年2考） 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 例2　图1是爸爸给小林买的电动平衡车，其空载质量为15 kg，最高车速为18 km/h，电动机最大输出功率为500 W。该平衡车匀速行驶时，所受阻力为平衡车及其负载总重力的0.1倍。g取10 N/kg，则 （1）该车电量耗尽后，用功率为50 W的充电器充满电需用时5 h，则其电池可储存的总电能是_______kW·h。 0.25 图1 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （2）质量为45 kg的小林驾驶该平衡车在水平路面上以最高车速匀速行驶2 min，消耗了电池总电能的5%，则该车将电能转化为机械能的效率为_______。 （3）在满电状态下，该车以最大功率最多可以匀速行驶______h。 图1 80% 0.4 “河南真题精练”中的命题点2 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 方法指导　其他形式的能转化为电能的效率 发电类效率问题（10年未考） 类型 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 例3　河南风力资源丰富，为了合理利用风能，某地已建成风力发电站，该区域发电站安装了24台风叶直径为15 m的风力发电机组（如图2）。下表为不同风速下该地区每台风力发电机组输出的电功率。 风速/（m·s-1） 3 6 9 12 15 18 …… 输出功率/kW 20 160 540 1 280 2 500 4 320 …… 图2 （1）风能属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，利用风能发电的好处是_______________。 可再生 清洁、无污染 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （2）当风速为15 m/s时，每台风力发电机组1 h获得的风能是2.5×104 kW·h，则此时该风力发电机组的发电效率是多少？ 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （3）若年平均风速为6 m/s，风能年等效利用时间约为2 000 h，该风力发电站每年大约能发电多少千瓦时？如果采用200 kV高压输送，求高压输电线上的电流为多少？这些电能若是由热电转换效率为60%的天然气发电站提供，则需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值取4.0×107 J/m3） 解：（3）该发电站共有24台风力发电机组，年平均风速为6 m/s时，该发电站总的输出功率P总＝nP＝24×160 kW＝3840 kW 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 1．（2022，21题）九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。 （1）某型号洗衣机的洗涤功率为250 W，完成一次洗涤的时间为30 min，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？ 命题点 电热器效率问题 返回 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （2）若自来水的温度为15 ℃，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45 ℃？[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] ①依据加热效率，计算水吸收的热量：　 ②根据吸热公式，计算水的质量： Q吸＝W′η＝3.6×106 J×84%＝3.024×106 J 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。 ①建议：离开房间时随手关灯；解释：电灯工作时间减少，由W＝Pt可知消耗的电能减少。 ②建议：用LED灯代替白炽灯；解释：在亮度相同时，LED灯的电功率更小，相同时间内消耗的电能更少。 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 2．[2019，20题（2）～（4）]我国从2019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50 kg，最高速度为25 km/h。g取10 N/kg。试问： （1）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100 W，充满电需要5 h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？ 命题点 电动工具的效率 返回 解：W电＝Pt＝100 W×5×3 600 s＝1.8×106 J 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 ①依据电能转化效率，计算车克服阻力做的功：　 ②根据二力平衡计算车所受牵引力： W＝ηW电＝75%×1.8×106 J＝1.35×106 J 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 ③根据W＝Fs，计算电动车行驶的路程： ④电动车行驶的最长时间： 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 （3）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_______太大，以减小行车危险。 动能 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 例1　解：(1)热　不可见 (2)电热水器正常工作时的电流 参考答案 应选用规格为“16 A”的插座。 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 (3)①水的质量 m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×30×10-3 m3＝30 kg 水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(47 ℃－20 ℃)＝3.402×106 J ②电热水器消耗的电能 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 补充　电热水器消耗的电能： W′＝Pt′＝3 000 W×14×60 s＝2.52×106 J 水吸收的热量： Q吸′＝ηW′＝90%×2.52×106 J＝2.268×106 J 水升高的温度： 例2　(1)0.25　(2)80%　(3)0.4 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 例3　解：(1)可再生　清洁、无污染 (2)由题知，当风速为15 m/s时，每台风力发电机组1 h输出的电能 W电＝P电t＝2 500 kW×1 h＝2 500 kW·h 则风力发电机组的发电效率 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 (3)该发电站共有24台风力发电机组，年平均风速为6 m/s时，该发电站总的输出功率 P总＝nP＝24×160 kW＝3840 kW 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 【河南真题精练】 1．解：(1)洗涤一次消耗的电能 W＝Pt＝0.25 kW×0.5 h＝0.125 kW·h 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 (3)①建议：离开房间时随手关灯；解释：电灯工作时间减少，由W＝Pt可知消耗的电能减少。 ②建议：用LED灯代替白炽灯；解释：在亮度相同时，LED灯的电功率更小，相同时间内消耗的电能更少。 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 2．解：(1)充满电后蓄电池储存的电能 W电＝Pt＝100 W×5×3 600 s＝1.8×106 J (2)①车克服阻力做的功 W＝ηW电＝75%×1.8×106 J＝1.35×106 J 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 专项7　与电能相关的效率问题 河南真题精练 η＝ 解：电热水器正常工作时的电流I＝＝≈13.64 A，应选用规格为“16 A”的插座。 W＝＝＝3.78×106 J t＝＝＝1 260 s＝21 min　 电热水器消耗的电能：W′＝Pt′＝3 000 W×14×60 s＝2.52×106 J，水吸收的热量：Q吸′＝ηW′＝90%×2.52×106 J＝2.268×106 J，水升高的温度：Δt＝＝＝18 ℃ η＝＝ η＝或η＝或η＝ 解：（2）由题知，当风速为15 m/s时，每台风力发电机组1 h输出的电能W电＝P电t＝2 500 kW×1 h＝2 500 kW·h 则风力发电机组的发电效率 η＝×100%＝×100%＝10% 由P＝可知该风力发电站每年能发的电 W＝P总t总＝3840 kW×2 000 h＝7.68×106 kW·h＝2.7648×1013 J 采用200 kV高压输送，根据P＝UI可知高压输电线上的电流 I＝＝＝19.2 A 天然气完全燃烧放出的热量Q＝＝＝4.608×1013 J 消耗的天然气的体积V＝＝＝1.152×106 m3 解：洗涤一次消耗的电能W＝Pt＝0.25 kW×0.5 h＝0.125 kW·h，洗涤的次数n＝＝8次 由Q吸＝cmΔt可知，水的质量 m＝＝＝24 kg　 （2）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70 kg的李强在水平路面上骑着电动车，以最高速度匀速行驶时，所受阻力为总重的，则车最多能行驶多少小时？ F＝f＝（m车＋m人）g＝×（50 kg＋70 kg）×10 N/kg＝30 N 由W＝Fs得，电动车行驶的路程 s＝＝＝4.5×104 m＝45 km 由v＝得，电动车行驶的最长时间 t′＝＝＝1.8 h　 I＝＝≈13.64 A W＝＝＝3.78×106 J ③需要的时间t＝＝＝1 260 s＝21 min Δt＝＝＝18 ℃ η＝×100%＝×100%＝10% 由P＝可知该风力发电站每年能发的电 W＝P总t总＝3840 kW×2 000 h＝7.68×106 kW·h＝2.7648×1013 J 采用200 kV高压输送，根据P＝UI可知高压输电线上的电流I＝＝＝19.2 A 天然气完全燃烧放出的热量 Q＝＝＝4.608×1013 J 消耗的天然气的体积 V＝＝＝1.152×106 m3 洗涤的次数n＝＝8次 (2)①水吸收的热量 Q吸＝W′η＝3.6×106 J×84%＝3.024×106 J ②由Q吸＝cmΔt可知，水的质量 m＝＝＝24 kg ②车所受牵引力F＝f＝(m车＋m人)g＝×(50 kg＋70 kg)×10 N/kg＝30 N ③由W＝Fs得，电动车行驶的路程 s＝＝＝4.5×104 m＝45 km ④由v＝得，电动车行驶的最长时间 t′＝＝＝1.8 h (3)动能 $$