第2单元 小专题培优3 力热相关综合题（针对中考最后一题中的力学、力热综合题）(课件PPT)-【众相原创·赋能中考】2025年中考物理课堂精讲册（陕西专用）

2025陕西 物 理 课堂精讲册 1 第十二单元 机械能和内能 小专题培优3 力热相关综合题 （针对中考最后一题中的力学、力热综合题） 2 类型1 储能类（2024.23，2023.23） 1.（太阳能供暖蓄热系统|2024陕西23题7分）某高校科研人员根据西藏地区太阳辐射强、供暖周期长等特点，为藏区某县设计了太阳能供暖蓄热系统。该系统由集热、蓄热和供暖三部分组成，其基本工作过程如图所示。集热板白天接收太阳辐射时，其内部水温升高，然后通过热交换器，使蓄水箱内水温升高，再通过水泵将热水送入用户。 3 集热板无法供热时，蓄水箱与热交换器之间阀门关闭。晴天时，集热板获得的内能不仅能满足县城用户全天24小时的取暖需求，同时富余的内能可储存在蓄水箱中，用以解决阴雨天集热板无法供热的问题，实现“不用煤，不用气，不用电，温暖整个县城千家万户！” 同学们用所学初中物理知识对该系统某一天的数据进行了简单的分析，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理，如表所示。不计集热板到蓄水箱之间的管道、热交换器的热损失。［水的比热容为 ，水的密度为 ］ 集热板每小时、每平方 米接收的太阳辐射能量 集热板面积 蓄水箱全天持续供暖输出能量 （含用户得到的内能、蓄水箱和 供暖管道的热损失） （1）同学们查阅资料了解到，在西藏地区选用该系统供热的原因之一是：藏区海拔高，大气压强____（选填“大”或“小”），空气密度小，蓄水箱对流散热慢。 小 6 （2）若这一天光照时长为，集热板的光热转化效率为 ，则集热 板中的水获得的内能是多少？这些内能，一方面通过蓄水箱对用户全天持 续供暖，另一方面使得蓄水箱内水的温度最终升高了 。请分析计算该 蓄水箱的容积至少是多少？ 7 解：集热板每小时、每平方米接收的太阳辐射能量为 ；集热板的光热转化效率为 ，集热板中的水获得的内能 水吸收的热量 ； 水的质量 ； 水箱容积 ； 8 （3）假设该县城用户均采用地暖供热。根据地暖供热标准，用户的进水 温度不低于 。若这一天持续供暖结束后，蓄水箱水温为 ，接下来为连续阴雨天气，请你通过计算分析，蓄水箱储存的内能是否还能为 县城用户按标准持续供暖3天？（计算结果保留一位小数） 解：水箱中水降低温度可以放出的热量 ， 可以供暖的天数 天，不能满足持续供暖3天的要求。 9 2.（重力储能|2023陕西23题7分）重力储能是一种新型储能方式，它通过 提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图1所示。重力 储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。某风力发电、 重力储能综合项目，单个风力发电机组的平均发电功率为 。某次 风能充沛时，系统利用风能发电的富余电能，将2个质量均为 的 重物从地面提升至 的高度处，实现能量储存，如图2所示。根据相关 信息，完成以下问题取 。 10 图1 图2 第2题图 （1）风能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。 可再生 11 （2）若某电动汽车每行驶的路程需消耗 的电能，单个风力 发电机组发电 产生的电能，可供该电动汽车行驶的路程是多少？ 解：单个风力发电机组发电 产生的电能 ，电动汽车可行驶的距离为： ； 12 （3）储能系统将2个重物匀速提升至 高处的过程中，系统对重物所做 的功是多少？ 解：2个重物的重力 ， 重力储能系统对重物做的功为： ； 13 （4）储能系统将2个重物从 高处放回地面的发电过程中，产生的电能 为 ，则该过程的发电效率是多少？ 解：重力储能系统放下重物发电的效率为： ； 14 （5）据某资料介绍，重力储能系统的综合效率（输出电能与输入电能之 比）可达 以上，请你通过计算，判断这一数据是否可信？（已知系统 提升重物的效率为 ） 解：已知系统提升重物的效率 ， 则重力储能系统的综合效率为： ， 由于 所以数据可信。 15 第3题图 3.情境 压缩空气储能2024年4月30 日，全球最大压缩空气储能项目并 网发电，这是我国新型储能技术应 用的一个里程碑。该项目工作原理 如图所示，用电低谷时段，将电网 多余的电能通过空气压缩机把空气 压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴 中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 16 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率 300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每 年可节约标准煤约，减少二氧化碳排放约 ，可连 续放电6小时，使用期长达40年。 第3题图 17 第3题图 （1）该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为______能，再通过空气压缩机转化为____能。换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处____热。 机械 内 吸 18 （2）该项目每年节约的标准煤完全燃烧释放多少能量。（标准煤热值为 ） 解：该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放的能量 ； 19 （3）该项目的能量转换效率为多少。 解：该项目的能量转化效率 ； 20 （4）该项目每年发电6亿度，则消耗多少亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数） 解：消耗用电低谷时段电网的多余电能 ，约8.3亿度。 21 （5）从工程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议：_____ _________。 增加地下盐穴 22 4.情境 太阳能某光热电站是完全采用太阳能，使用熔盐作为吸热、储热和 换热介质的新式发电站。每当阳光普照大地，总反射面积达100万平方米 的定日镜就会将万束光线反射集中到吸热塔顶部，对熔盐进行加热，熔盐 达到 以上的高温后，部分热熔盐进入蒸汽发生器系统使该系统中产 生高温蒸汽，高温蒸汽驱动蒸汽轮机发电机组发电；剩余热熔盐存储在熔 盐罐中，在阳光不足的时候提供能量，使总发电功率为一百兆瓦 的发电机组能连续24小时不间断发电。 （1）太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能来 源于太阳内部的氢原子核在超高温下发生的________反应释放的巨大核能。 可再生 核聚变 23 （2）若平均日照时间为 ，定日镜接收到的太阳能辐射功率为 ，吸热塔的光热转化效率为 ，则吸热塔中熔盐的内能每 日会增加多少焦耳？ 解：吸热塔吸收的热量 ； 则吸热塔中熔盐每日增加的内能 ； 24 （3）该光热电站并网投运后，其发电量可满足多少个家庭正常用电？若 该光热电站每日发的电由燃烧煤且转化效率为 的火力电站提供，则每 日需要完全燃烧多少千克的煤？（每个家庭单日用电量为 ，煤的 热值为 ） 解：并网后的每日发电量 ， 可以满足家庭用电的个数 ； 煤完全燃烧需要放出的热量 ； 每日需要完全燃烧煤的质量 ； 25 （4）请你说一说光热电站的好处。（写出一条即可） 解：光热电站的好处有：清洁、无污染。 26 类型2 汽车类（2021.23，2017.34） 5.（2021陕西23题9分）暑假期间，小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆 参观。 （1）全家人上车后，汽车对水平地面的压强比空载时____。 大 （2）若该车在某段水平路面上匀速行驶，牵引力做功 ， 此过程中牵引力的功率是多大？ 解：此过程中牵引力的功率 ； 27 （3）到达目的地，他们将车停放在露天停车场后进入博物馆参观。参观 完毕准备返回时，打开车门发现车内温度特别高，无法立刻进入。回家后 小明想探究太阳暴晒对车内空气温度的影响，他回想起曾经看过的一档科 普电视节目做过的实验，实验测得太阳暴晒下， 车内温度就能达 到 。通过回看该节目，他获取了一组有关太阳辐射和小汽车的 数据：夏天正午时，某城市地表上每秒每平方米获得的太阳辐射能量约 ，其中能使物体吸热升温的主要是红外辐射，其能量约占太阳辐射能 量的一半，小汽车的有效吸热面积约为，车内空气体积约为 ，车 内空气吸热效率约为 。 28 ①小明根据节目所给数据，计算出了理论上一定时间内车内空气升高的温 度，并通过查阅资料了解到车内空气升温受车辆散热、空气流通等诸多因 素影响，综合分析得出节目实测结果是可信的。请你写出理论上 车 内空气升高温度的计算过程［ ，结果保留一位小数］。 29 解：由题可得：红外辐射每秒每平方米获得的太阳辐射能量为 ， 吸热效率，吸热面积 ，则每秒车内空气吸收的热量为： ， 1分钟车内空气吸收热量 ， ， 由得， 。 30 ②若汽车不可避免地在太阳暴晒下停放较长时间，请你写出一条缓解车内 气温快速上升的措施：__________________________。 车窗留缝，增加气体流动性 31 6.（混合动力小汽车|2017陕西34题7分）某款油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，其相关信息如表。在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶，共消耗汽油 。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进。之后，工作人员又进行了制动测试，描绘出了制动距离（从刹车开始到车停止的距离）与制动时的速度关系图像，如图所示。 32 驱动模式 纯电动 启动、低速 油电混动 中速 纯燃油 高速 汽车质量 车轮与地面总接触面积 第6题图 （1）由图像可知，车速越____，制动距离越长。 大 33 （2）该车空载静止时，对水平地面的压强是多少？取 解：汽车的重力 ， 该车空载静止时，对水平地面的压强 ； 34 （3）在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为 ，牵引力做的功是多少？ 解：由题可知，汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小是相等的， 可得牵引力 ，汽车牵引力做的功 。 35 （4）在水平道路中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为 ，此 过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失， 取， ） 36 解：由 可知，车消耗汽油的质量 ， 汽油完全燃烧放出的热量 ， 由 可得，内燃机输出的有用能量 ； 最终蓄电池增加的能量 。 37 类型3 燃气类（2022.23） 第7题图 7.（户外分体式燃气炉|2022陕西23题9分）今年“五一”假期，广大市民按照疫情防控要求，积极响应“非必要不离市”号召，在郊区、公园指定区域进行户外活动。小刚同学家购买了一款如图1所示户外分体式燃气炉，准备去户外 野炊。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率 是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 的热量。 38 品名 牌分体式防风燃气炉 材质 不锈钢·铜铸铝 规格 展开 ， 折叠 功率 39 （1）气体燃料在常温下是通过__________的方式液化存储在储气罐内。 使用过程中，罐体温度变低是因为燃料发生汽化时要______（选填“吸收” 或“放出”）热量。 压缩体积 吸收 40 （2）在标准大气压下，用该燃气炉将水从加热到沸腾用时 ， 燃气炉烧水时的效率是多少？已知水的密度为 ，水的比热 容为 。 解：水的质量 ； 水吸收的热 燃气炉放出的热量 , 燃气炉烧水时的效率 ； 41 （3）小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他查阅说明书得知，该参数 表示的是：燃气炉功率［单位：瓦］与耗气量［单位：克/时 ］ 之比的数值为15，计算该燃气炉所使用燃料的热值是多少？ 解：燃气炉功率［单位：瓦 ］与耗气量［单位：克/时 ］之比的数值为15，即 ，解得 ； 该燃气炉所使用燃料的热值 ； 42 （4）小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能，为家人做顿可口饭菜， 下表是他出发前做的规划，则小刚至少应携带几个如图2所示的新储气罐？ 内容 每次耗时/ 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 1 烧水 3 2 43 解：炒菜总共用时 ， 一共消耗的热量 一罐储气罐提供的热量 ， ，所以小刚至少 要带两个新储气罐。 44 45 $$