专题五　类型2　效率类综合应用题(10年7考) 2025年中考物理一轮专题复习（河南）

专题五　综合应用专题 第2部分　河南特色题型专练 方法指导　机械效率的理解与计算 （1）竖直滑轮组（不计绳重、摩擦）　 类型 效率类综合应用题（10年7考） 一、机械效率 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）斜面 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 1．工人师傅要将质量为80 kg的木箱搬到1.5 m高的车厢里，他将一块5 m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用300 N的拉力在20 s内将木箱沿着斜面从底端匀速拉到车厢里，如图1所示，（g取10 N/kg）试问： 图1 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （1）工人做功的功率是多少？ 图1 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）斜面的机械效率是多少？ 图1 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）木箱和斜面之间的摩擦力是多少？ 图1 （4）使用斜面拉木箱时有哪些更省力的方法？ 解：（4）换用更长、表面更光滑的木板。 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 2．（2023眉山）如图2所示，工人用滑轮组提升重1 000 N的重物，动滑轮的重力为200 N。在工人的拉力F的作用下，重物匀速上升，用时30 s达到规定的高度6 m 处。 不计绳重和机械之间的摩擦。 （1）求拉力做功的功率。 图2 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）求滑轮组的机械效率（计算结果精确到0.1%）。 图2 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ 图2 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 二、电、热转化效率 方法指导　电热器效率的理解与计算　 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 3．（2024兰州改编）小亮用电热水壶将质量为1.5 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃，在只有电热水壶工作的情况下，他观察到家中标有“1 200 imp/（kW·h）”的电能表的指示灯在240 s内闪烁了144次。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），试问： （1）壶中水的内能是通过_________的方式改变的； 如图3所示，电热水壶的三脚插头中，插脚____（选填 字母）与电热水壶的金属外壳相连。 图3 热传递 A 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）水吸收的热量是多少？ 解：（2）水吸收的热量 Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×1.5 kg×（80 ℃－20 ℃）＝3.78×105 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）电热水壶的实际功率是多少？ 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （4）电热水壶的工作效率是多少？ 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 4．（2024信阳二模改编）图4甲是一款熨烫衣服的便携式挂烫机，它有低温挡和高温挡两个加热挡位，正常工作的电压为220 V，高温挡功率为1 200 W。其内部电路如图乙所示，电路中有一个扇形开关，可同时接触静触点“0和1”“1和2”或“2和3”，从而实现断路和两个加热挡位的相互转换，电热丝R1＝60.5 Ω。已知 ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）， 忽略温度对电阻的影响，假设当时的大气压强 为标准大气压，求： 图4 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （1）将水箱中0.2 L的水从10 ℃加热至100 ℃，水吸收的热量； 解：（1）水的质量 m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×0.2×10-3 m3＝0.2 kg 水吸收的热量 Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×0.2 kg×（100 ℃－10 ℃）＝7.56×104 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）高温挡工作时R2的电功率； 图4 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）挂烫机的加热效率为90%，用高温挡加热这些水所需的时间。 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 三、热、力转化效率（即热机效率） 方法指导　热机效率的理解与计算 　 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 5.（2024新乡三模）图5为某型号压路机正在对沥青路面碾压作业，该压路机的部分技术参数如下表所示。g取10 N/kg，求： 图5 压路机与地面的接触面积 1.5 m2 压路机质量 3×104 kg 发动机功率 120 kW 发动机效率 40% 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （1）压路机在水平路面上静止时对地面的压强； 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）压路机在沥青路面上以7.2 km/h的速度匀速碾压作业200 m的过程中，压路机所受的阻力； 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）对上述200 m沥青路面碾压作业，需消耗柴油的质量。（q柴油＝4.0×107 J/kg） 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 四、电、力转化效率 方法指导　电动机效率的理解与计算　 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 6．（2024凉山州改编）电动自行车是常见的交通工具，如图6所示，某型号的电动自行车质量为48 kg，电池的输出电压为48 V，电动机的额定功率为240 W，电池最大储电能量E＝3×106 J。 （1）动力原理 电动机的工作原理是_____________________________。 图6 通电导线在磁场中受力而运动 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）额定工况 ①该车轮胎能承受的最大压强为2×105 Pa，压强最大时轮胎与地面接触的总面积为100 cm2，则轮胎能承受的最大压力是多少？ ②该车以额定功率行驶时，通过电动机的电流是多少？ 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）续驶里程 若该电动自行车匀速行驶时受到的阻力为80 N，电池能量的80%用于牵引力做功，求该车充满电后能行驶的最远路程。 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 五、发电类能量转化效率 方法指导　（1）光、电转化效率 　 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）热、电转化效率 （3）力、电转化效率 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 【中考新考法】 7．随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。 （1）发电原理 风力发电机是利用___________的原理发电的；风能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 电磁感应 可再生 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）发电效率 如图7，某风力发电机正在发电。若某段时间内，风车每秒获得的风能（W风）为8×105 J，发电功率为8×104 W，请计算这段时间内利用此风车发电时风能的利用率（η）。 图7 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）节约能源 某风力发电站1年内提供的电能约为4.8×1013 J，若这些电能改由发电效率为40%的火力发电机来提供，则需要完全燃烧多少千克煤炭？（煤炭的热值q＝3.0×107 J/kg） 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 8．（2024大庆）图8甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供，接收太阳能的电池板面积为6 m2。某次试车过程中，该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，运动过程中的v－t图像如图乙所示。已知 汽车（包括司乘人员）的总质量为 480 kg，汽车行驶过程中所受阻力的 大小为车重的0.02倍，g取10 N/kg，求： 图8 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （1）汽车的功率P； 解：（1）汽车的总重力G＝mg＝480 kg×10 N/kg＝4 800 N 汽车行驶过程中所受的阻力f＝0.02G＝0.02×4 800 N＝96 N 汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力F＝f＝96 N 由题图乙可知，汽车匀速行驶时的速度v＝10 m/s 图8 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （2）0～15 s内汽车牵引力做的功； 解：（2）0～15 s内汽车牵引力做的功 W＝Pt＝960 W×15 s＝14 400 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) （3）若电池板接收的太阳能转化为汽车的机械能的效率为20%，则电池板单位面积上接收太阳光的功率为多少瓦？（假设汽车运动过程中太阳光照情况不变） 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 1．解：(1)工人做的总功W总＝Fs＝300 N×5 m＝1 500 J 参考答案 (2)工人做的有用功 W有＝Gh＝mgh＝80 kg×10 N/kg×1.5 m＝1 200 J 斜面的机械效率 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (3)克服摩擦力所做的额外功 W额＝W总－W有＝1 500 J－1 200 J＝300 J 由W额＝fs可得，木箱和斜面之间的摩擦力 (4)换用更长、表面更光滑的木板。 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 2．解：(1)有用功W有＝G物h＝1 000 N×6 m＝6 000 J 额外功W额＝G动h＝200 N×6 m＝1 200 J 总功W总＝W有＋W额＝6 000 J＋1 200 J＝7 200 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 3．解：(1)热传递　A (2)水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(80 ℃－20 ℃)＝3.78×105 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 4．解：(1)水的质量 m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×0.2×10-3 m3＝0.2 kg 水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(100 ℃－ 10 ℃)＝7.56×104 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) R2的电功率P2＝P高温－P1＝1 200 W－800 W＝400 W 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (3)用高温挡加热这些水消耗的电能 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (3)牵引力做的功W＝Fs＝6×104 N×200 m＝1.2×107 J 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 6．解：(1)通电导线在磁场中受力而运动 (2)①轮胎能承受的最大压力 F最大＝p最大S＝2×105 Pa×100×10-4 m2＝2 000 N ②该车以额定功率行驶时，通过电动机的电流 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (3)电池电量耗尽时，牵引力做的功 W＝ηE＝80%×3×106 J＝2.4×106 J 电动自行车匀速行驶时，受到的牵引力与阻力大小相等，即F牵＝ f＝80 N 该车充满电后能行驶的最远路程 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 7．解：(1)电磁感应　可再生 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (3)火力发电机工作时，煤炭完全燃烧产生的热量 类型2　效率类综合应用题(10年7考) 8．解：(1)汽车的总重力G＝mg＝480 kg×10 N/kg＝4 800 N 汽车行驶过程中所受的阻力 f＝0.02G＝0.02×4 800 N＝96 N 汽车匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力F＝f＝96 N 由题图乙可知，汽车匀速行驶时的速度v＝10 m/s P＝Fv＝96 N×10 m/s＝960 W 类型2　效率类综合应用题(10年7考) (2)0～15 s内汽车牵引力做的功 W＝Pt＝960 W×15 s＝14 400 J (3)0～15 s内电池板接收到的太阳能 类型2　效率类综合应用题(10年7考) η＝＝＝＝＝ η＝＝＝＝ 解：（1）工人做的总功W总＝Fs＝300 N×5 m＝1 500 J 工人做功的功率P＝＝＝75 W 解：（2）工人做的有用功 W有＝Gh＝mgh＝80 kg×10 N/kg×1.5 m＝1 200 J 斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝80% 解：（3）克服摩擦力所做的额外功 W额＝W总－W有＝1 500 J－1 200 J＝300 J 由W额＝fs可得，木箱和斜面之间的摩擦力 f＝＝＝60 N 解：（1）有用功W有＝G物h＝1 000 N×6 m＝6 000 J 额外功W额＝G动h＝200 N×6 m＝1 200 J 总功W总＝W有＋W额＝6 000 J＋1 200 J＝7 200 J 拉力做功的功率P＝＝＝240 W 解：（2）滑轮组的机械效率 η＝×100%＝×100%≈83.3% 解：（3）不计绳重和机械之间的摩擦，由η＝＝＝可知，机械效率达到90%时，有90%＝，解得该重物的重力G物′＝1 800 N η＝ 解：（3）电热水壶消耗的电能 W＝ kW·h＝0.12 kW·h＝0.12×3.6×106 J＝4.32×105 J 电热水壶的实际功率P＝＝＝1 800 W 解：（4）电热水壶的工作效率 η＝×100%＝×100%＝87.5% 解：（2）由题图乙可知，当扇形开关接触静触点“2和3”时，电热丝R1和R2并联，此时电路处于高温挡，此时电热丝R1的电功率P1＝＝＝800 W R2的电功率P2＝P高温－P1＝1 200 W－800 W＝400 W 解：（3）用高温挡加热这些水消耗的电能 W＝＝＝8.4×104 J 需要的时间t＝＝＝70 s η＝ 解：（1）压路机在水平路面上静止时对地面的压强p＝＝＝＝＝2×105 Pa 解：（2）压路机的速度v＝7.2 km/h＝2 m/s 由P＝＝＝Fv可得，发动机的牵引力 F＝＝＝6×104 N 匀速行驶时，压路机处于平衡状态，由二力平衡可得，压路机所受的阻力 f＝F＝6×104 N 解：（3）牵引力做的功W＝Fs＝6×104 N×200 m＝1.2×107 J 柴油燃烧释放的热量Q放＝＝＝3×107 J 需消耗柴油的质量m＝＝＝0.75 kg η＝＝ 解：（2）①轮胎能承受的最大压力 F最大＝p最大S＝2×105 Pa×100×10-4 m2＝2 000 N ②该车以额定功率行驶时，通过电动机的电流 I＝＝＝5 A 解：（3）电池电量耗尽时，牵引力做的功 W＝ηE＝80%×3×106 J＝2.4×106 J 电动自行车匀速行驶时，受到的牵引力与阻力大小相等， 即F牵＝f＝80 N 该车充满电后能行驶的最远路程s＝＝＝3×104 m η＝ η＝ η＝＝ 解：（2）风车获得的风能的功率 P风＝＝＝8×105 W 由η＝＝＝得，风能的利用率 η＝×100%＝×100%＝10% 解：（3）火力发电机工作时，煤炭完全燃烧产生的热量 Q＝＝＝1.2×1014 J 所需煤炭的质量m＝＝＝4×106 kg 由P＝＝＝Fv可得， 汽车的功率P＝Fv＝96 N×10 m/s＝960 W 解：（3）0～15 s内电池板接收到的太阳能 E＝＝＝72 000 J 电池板单位面积上接收太阳光的功率 P＝＝＝800 W/m2 工人做功的功率P＝＝＝75 W η＝×100%＝×100%＝80% f＝＝＝60 N 拉力做功的功率P＝＝＝240 W (2)滑轮组的机械效率 η＝×100%＝×100%≈83.3% (3)不计绳重和机械之间的摩擦，由η＝＝＝可知，机械效率达到90%时，有90%＝，解得该重物的重力G物′＝1 800 N (3)电热水壶消耗的电能 W＝ kW·h＝0.12 kW·h＝0.12×3.6×106 J＝4.32×105 J 电热水壶的实际功率P＝＝＝1 800 W (4)电热水壶的工作效率 η＝×100%＝×100%＝87.5% (2)由题图乙可知，当扇形开关接触静触点“2和3”时，电热丝R1和R2并联，此时电路处于高温挡，此时电热丝R1的电功率P1＝＝＝800 W W＝＝＝8.4×104 J 需要的时间t＝＝＝70 s 5．解：(1)压路机在水平路面上静止时对地面的压强 p＝＝＝＝＝2×105 Pa (2)压路机的速度v＝7.2 km/h＝2 m/s 由P＝＝＝Fv可得，发动机的牵引力 F＝＝＝6×104 N 匀速行驶时，压路机处于平衡状态，由二力平衡可得，压路机所受的阻力f＝F＝6×104 N 柴油燃烧释放的热量Q放＝＝＝3×107 J 需消耗柴油的质量m＝＝＝0.75 kg I＝＝＝5 A s＝＝＝3×104 m (2)风车获得的风能的功率P风＝＝＝8×105 W 由η＝＝＝得，风能的利用率 η＝×100%＝×100%＝10% Q＝＝＝1.2×1014 J 所需煤炭的质量m＝＝＝4×106 kg 由P＝＝＝Fv可得，汽车的功率 E＝＝＝72 000 J 电池板单位面积上接收太阳光的功率 P＝＝＝800 W/m2 $$