专题15 能效综合-2026年中考物理专题复习与模拟预测卷

应的结论：通电导体在磁场中受到力的作用.据此结论将 专题15 能效综合 导线放人磁场中，通过观察导线是否运动来进行判断导 [学习领航] 线中是否有电流.若导线在磁场中运动说明导线中有电 例1(1)3×104Pa(2)①1.35×105J②1.125×104W 流，若在磁场中不动说明导线没有电流.(b)图实验对应 (3)1.5×105J(4)2.7×104W(5)①75%②1.65L 的结论是：通电导体周围存在磁场.将导线沿南北方向放 (6)31.25% 置，与静止的小磁针平行，通过观察小磁针是否发生偏转 例2(1)热传递(2)9.2×102降低(3)15(4)12.5% 来进行判断导线中有无电流，若小磁针会发生偏转，就能 例3(1)可再生30(2)4.32×103kg(3)12.6% 说明导线中有电流，不偏转，说明导线中无电流.(c)图的 [学习实践] 实质是利用电磁铁来进行判断，将导线绕在铁钉上，通过 1.D[解析]A.水能可以从自然界里源源不断地得到补 观察钉尖是否吸引大头针进行判断，若钉尖能吸引大头 充，属于可再生能源，故A正确；B.水力发电，将水的机 针，就说明导线中有电流，不能吸引大头针，说明导线中 械能转化为电能，故B正确；C.煤等化石能源在地球上 无电流 的储量是有限的，消耗后不可能再生，属不可再生能源， 7.(1)铜棒(3)不正确导体AB没有上下或前后运动 故C正确；D.标准煤完全燃烧放出的热量Q放=g (4)左右摆动变小机械能转化为电能[解析](1)探究 1.0×101°kg×3.0×10J/kg=3×1017J,火力发电站的 “感应电流产生的条件”实验中，在选择导体AB的材料 时，不能选择铁棒，因为铁棒会被磁化，影响实验效果，铝 发电效率)=Q 电×100%=1,14X102J×100%= 3×1017J 棒和铜棒不会被磁化，但铜棒比铝棒的导电性好，实验效 38%,故D错误 果更明显，故选铜棒.(3)产生感应电流的条件：闭合电路 2.(1)能量声源无线电波(2)1×102500.2[解 的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.小明得出的 析](1)运-20的巨大轰鸣声能将小鸟震晕，说明声音可 实验结论不准确，为了得出准确的结论，应分别使导体棒 以传递能量.运-20设计师通过改进发动机的结构，以实 在磁场中多次沿不同方向运动，不仅是左右移动，还要多 现从声源处减弱噪声.飞行员通过无线电波与机场的塔 次上下或前后移动，才能比较切割磁感线和不切割磁感 台进行联系.(2)该过程中飞机发动机的推力做的功W 线时是否都能产生感应电流.(4)导体AB左右摆动，切 Fs=2.5×105N×4000×1000m=1012J,航空煤油完 割磁感线方向不断改变，所以感应电流方向不断改变，电 全燃烧产生的热量Q微=mg=4×10'J/kg×50X1000kg= 流表指针会左右摆动；导体运动过程中，将机械能转化为 2×102J,发动机的效率)一。 ×100%=、102】 2×1012J 电能，所以机械能不断减少. 50%;每飞行100km,飞机发动机的推力做的功W 8.(1)开门一次电动机消耗的电能为120J(2)R1的阻值 F;'=2.5×105N×100×1000m=2.5×101°J,原来消 为120n(3)在0~6m的范围内，电压表示数UR随L 的变化关系式为U=2十(6m≥L≥0)[解析] 耗的航空煤油的质量m=Q=心 9+L 79 2.5×1010J (1)电动机铭牌上标有“220V40W”的字样，根据W= 50%×4×107J/kg =1250kg=1.25t,运-20换装效率 Pt可以求出开门一次电动机消耗电能.(2)L=3m时刚 好触发电动机工作，说明控制电路中的电流为I00mA, 为60%的新发动机后，消耗的航空煤油的质量m”-Q 79 根据欧姆定律1= R的变形公式R= 了求出控制电路的 Γ60%×4X10j/kg-1041.7kg=1.0417t,可节约航 2.5×1010J 总电阻.根据图(c)确定当L=3m时R的阻值为：R= 空煤油的质量△m=m'-m"=1.25t-1.0417t≈0.2t 120Ω，利用串联电路电阻的特点求出R1的阻值.(3)根 3.(1)8.68X103J(2)2500N(3)46.7%[解析](1)一罐 据图（©）确定R与L的数学关系；根据串联电路电压的特 氢气完全燃烧放出的热量：Q微=mg=6.2kg×1.4× 点和电压分配规律求出电压表示数UR随L的变化关系 103J/kg=8.68×108J.(2)该车的速度：v=108km/h= 式.R=202/m×L+60n, U_24V-U,不带单位代 R 30m/s,根据P=W-=F0得，该车以最大功率用最 tt UR 入20L+60 24,整理可得Ug=24L+72 120 9+L 高速度匀速直线行驶时，所受阻力：f=F奉=卫 75×103W =2500N.(3)该车以最大功率行驶1.5h所 汽油完全燃烧放出的热量：Q微= w_=3.6×10J 30m/s 25% 做有用功：W有=Pt=75×103W×1.5×3600s=4.05× 1.44×10J,由Q放=mg可得，需要完全燃烧汽油的质 W五×100%= 10J,燃料效率：)一Q .05×108J ×100% 量m=Q=144X10L=0.31kg, .68X108J 4.6×10J/kg ≈46.7% 7.(1)1.25h(2)1.6×104W(3)5.2kg[解析](1)因 4.(1)2000N(2)25m/s(3)5.0×108J(4)40% [解 为0=氵，所以汽车匀速行驶100k如所用的时间：1=号 析](1)因为货车做匀速运动，所以货车受的牵引力：F= f=2000N.(2)由P=Fu得，货车匀速行驶的速度：o= =100km 80km=1.25h.(2)车受到的阻力：f=0.04G= 卡-g0 =25m/s.(3)燃油燃烧放出的热量：Q= 0.04mg=0.04×1.8×103kg×10N/kg=720N,汽车在 平直的公路上匀速行驶，则牵引力和阻力是一对平衡力， mg=10kg×5.0×102J/kg=5.0×108J.(4)牵引力做的 大小相等，所以牵引力F=f=720N,牵引力做的功 功：W=Fs=2000N×1×10m=2×108J,货车发动机 W有用=Fs=720N×100×103m=7.2×10'J,则牵引力 的效率：-晋×10%-=070时×10%=0%. 2×108J 的功率为P=W=7.2×10」 =1.6×104W.(3)因为 t1.25×3600s 5.(1)6×10J(2)4X10W(3)1.5×105Pa(4)32.6% 解析](1)汽车的重力：G=mg=1.5×103kg×10N/kg= W有腿×100%=30%，所以，汽油燃烧放出的热量： = Q放 1.5×10N;因为汽车匀速通过大桥，牵引力与阻力是一 Q放三 对平衡力，大小相等，所以汽车的牵引力：F=f= W_7.2×102」=2.4×10J,汽油的质量：m= 30% 0.08G=0.08×1.5×104N=1.2×103N;牵引力所做的 Q这=2.4×108J 94.6×107J/kg ≈5.2kg 功：W=Fs=1.2×103N×50X103m=6×102J.(2)牵 8.(1)机械内(2)吸(3)5.51×1015(4)728.3 引力做功的功率：P=”=X10」=4X10W.(3)汽 t 25X60 s (5)增大地下盐穴的体积[解析](I)电动机工作时将 电能转化为机械能，再通过空气压缩机将空气压缩，空气 车静止时对桥面的压强：力= F压_G_1.5×104N S总S总4×0.025m 的温度升高，将机械能转化为内能.(2)换热器是将热流 1,5X105Pa(4)汽油燃烧释放的总能量为：Q敏=m*油9= 体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换 4kg×4.6×10J/kg=1.84×10J;则汽油机的效率：7= 热器2”处变成高温高压空气，所以在“换热器2”处吸热， W ⑦X100%,61081×100%≈32.6%. (3)完全燃烧1.9×10°kg的煤放出的热量Q放=mg= 1.9×108kg×2.9X10J/kg=5.51×1015J.(4)由题意 6.(1)2×105Pa(2)2×103N(3)40m/s(4)3.6× 可知，储存1度电能释放出0.72度电（关键信息），故该 10°J0.31kg[解析](1)汽车对地面的压力：F= G=mg=2000kg×10N/kg=2×10N,则汽车对地面 项目的能量转化效率)一W低 =W电×100%=0.72lkW:h× 1kW·h 的压强：p--2X10N=2X10Pa.(2)汽车匀速运 S-0.1m2 100%=72%,W低谷= W发电_6亿度 772% =8.3亿度.（⑤）从工 动时，牵引力等于阻力，即F牵=f=0.1G=0.1×2× 程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议： 104N=2×103N.(3)由图像可知，汽车在15~45s内以 增大地下盐穴的体积。 最大速度做匀速直线运动，此时的牵引力等于阻力，由 专题16物理研究方法 P=F拳。可得，汽车行驶的最大速度：大一F产率 P [学习领航 例1D例2B 80×10W=40m/s.(④根据图示可知，整个过程中发动 2×103N 例3(1)A B C A D F100,1.02 机的工作时间：t=15s+30s=45s,发动机做的功：W (2)选取一根琴弦，使它绷紧的程度不同，然后使它在振幅相 同的条件下拨动几次，分别测出它的振动频率，倾听发声的 Pt=80×103W×45s=3.6×10J;由7= Q可得，需要 高低，比较得出结论：专题15能效综合 专题15 能效综合 【学习要点】 能量转化 公式 输出 ×100% 能源利用效率的提高离 的效率 输入 不开科学技术的进步 【学习领航】 例1如图15-1(a)所示的新能源电动汽车出厂前要进行测试，下表是该电动汽车的主要参 数.(g取10N/kg) 空车质量 1200kg 标准承载 300kg 汽车在平直路面所受阻力与其总重的比值 0.09 图15-1(a) 轮胎与地面的总接触面积 0.4m2 (1)该汽车空车静止在水平地面时对地面的压强为多少？ (2)测试员驾驶达到标准承载量的该汽车先在一段长1km的平直公路上匀速直线行驶， 用时2min,求：①牵引力做的功；②牵引力做功的功率. (3)接着，测试员驾驶该汽车以标准承载量，从10m高、400m长 s/m 的斜坡坡顶匀速行驶到坡底，那么该车从坡顶行驶到坡底重力做的功 600 400 是多少？ 200 (4)然后，该汽车持续以标准承载量在平直公路上行驶，其路程与 01020301/s 时间图像如图15-1(b)所示.求：行驶30s牵引力做的功、功率. 图15-1(b) (5)在上一问中，该电动汽车消耗的电能为0.3kW·h,它的工作效 率是多少？一款汽油机效率为30%的燃油汽车以同样的功率匀速行驶10min,消耗汽油多少 升？（已知汽油密度为0.71×103kg/m3,汽油热值取4.6×10'J/kg,计算结果保留两位小数） (6)最后测试上坡性能，该电动汽车以标准承载量测试时，匀速从坡底开到坡顶，山坡的高 度是50m、长度是300m,牵引力保持8000N不变，不计空气阻力.求山坡的机械效率， 120 专题15能效综合 考点追踪： 压强的计算，功、功率的简单计算，热值计算，能源利用效率的计算 试题精析： 止在水乎地面，F=G=mg=1200kgX10N/kg12000 12000N=3X104Pa 0.4m (2)①标准承载量的汽车平直公路上匀速直线行驶，G总=G车十G承载=12000N十 300kg×10N/kg=15000N,汽车在平直路面所受阻力与其总重的比值为0.09，f= 0.09G意=0.09×15000N=1350N,汽车在平直公路上匀速直线行驶，F牵=f=1350N, W1=F牵s=1350N×103m=1.35×10J: ②P-W-135X10J-1,125X10W. t2×60s (3)W2=Gh=15000N×10m=1.5×105J. ④W,=F4=1350NX600m=8.1X10J,P-W_81X10」=2.7X10w 30s (5)0E=0.3kw·h=0.3×3.6×108J=1.08×10J:7=E 8.1×10」× ×100%=.08×10了 100%=75%; ②以同样的功率匀速行驶10min,W4=Pt=2.7×104W×10×60s=1.62×10J,n= X100%62X100%=30%,Q=5.4X10,Q=9,54X10jEX4 Q 107J/kg,m≈1.17kg,m=pV,1.17kg=0.71×103kg/m3×V,V≈1.65×10-3m3=1.65L (6)W有用=Gh=15000N×50m=7.5×105J,W意=F牵s=8000N×300m=2.4× w是X100%-518 10J,n一W总 2.4×105J ×100%=31.25%. 解题逻辑： 有用功的能量WP1 电动汽车效率 总功：消耗的电能 例2随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具，某物理小组的同学在社会实践活动 中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间的能量 流向图，如图15-2所示，请你参与讨论下列有关问题. 121 专题15能效综合 汽车燃料的能量8.1×10灯 输人 发动机 1×10J 8×10J 燃 7 1.9×10J做功 6.1×10J损耗 V 耗（蒸发 1×10J 9×103J 3×104J 3.1×10J 有用功 摩擦损耗 散热器损耗 排放废气损耗 图15-2 (1)汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片喷水，这是通过 方 式改变刹车片的内能. (2)若汽油的热值为4.6×10？J/kg,则完全燃烧2kg汽油释放的能量为 J.当汽 油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 (选填“升高“不变”或 “降低”). (3)汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min,此汽油机 每秒钟完成 个做功冲程 (4)若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图 中提供的数据可得，该汽车的能量转化效率为 考点追踪： 热传递、热机、热效率、能源利用效率的计算 试题精析： (1)改变物体的内能有做功和热传递两种方式，做功是能量的转化过程，热传递是能量的 转移过程，防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水，利用水的比热容较大，相同 情况下能吸收更多的热来降低刹车片的温度，这是通过热传递的方式改变刹车片的内能， (2)若汽油的热值为4.6×107J/kg,则完全燃烧2kg汽油释放的能量为Q=mg=2kg× 4.6×107J/kg=9.2X10J,汽油在发动机内燃烧不充分时消耗燃料质量增加，由Q#=mg可 知，消礼能量特会蜡加，又根搭)%×100%：有月功的占比下降，故热机的机城效率降低 (3)单缸四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成.在一个 工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功.已知四 冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min=30r/s,所以此汽油机曲轴每秒转30圈，可完成 15个工作循环，60个冲程，对外做15次功.此汽油机每秒钟完成15个做功冲程. (4由题意知，汽车的能量转化效率为？一W入 W克×100%=1X10×100%=12.5%. 8X104J 专题15能效综合 解题逻辑 有用功的能量 热机效率 总功：燃料完全燃 烧所释放的能量 例3陕西凤县“以风引凤”，大力开发风能资源.如图15-3所示，风 力发电一即风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发 电机工作输出电能.若风力发电机每片风叶质量为6t,长为40m. 如表所示为1kg空气在不同风速下速度(v)与动能(E)的关系.（空 气密度取1.2kg/m3) 图15-3 动能E/小 10 20 30 40 50 风速v/(m·s1) 2 4 6 8 10 (1)风能是一种 (选填“可再生”或“不可再生”)能源，当风速为6/s时，每千克 空气具有的动能是 J. (2)如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×105J的电能，那么1000台这样 的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克煤产生的能量？（一年工作时间按 3000h计算，煤的热值为3×10J/kg) (3)当风速为10m/s时，若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒能对外提供3.8× 105J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？ 考点追踪： 热传递、热机、热效率、能源利用效率的计算 试题精析： (1)化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再 生能源；而风能、水能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断地得到补充，所以它们属于 可再生能源.所以风能属于可再生能源.由表格读出，风速为6/s时每千克空气具有的动能 为30J. 专题15能效综合 (2)一年1000台这样的风力发电机所产生的能量为E=P意t=nP。t=1000X1.2× 105J/s×3000×3600s=1.296×1015J, 结合题意可得，煤燃烧产生的热量为Q=E=1.296×1015J,相当于完全燃烧的煤质量为 Q1.296×1015J 9堞3×10J/kg =4.32×107kg (3)设风扇的叶片旋转面积为S,风速为v,单位时间t内，通过风扇的空气流量为V SL=S·,那么这些空气的质量为m=V=pS·t,风扇的叶片长为40m,则S=πr2 3.14×(40m)2=5024m2,则每秒通过风力发电机风轮正面的空气质量为m'=pS·vt 1.2kg/m3×5024m2×10m/s×1s=60288kg,根据表可知产生能量为E风=50J/kg× E色×100%= 6028kg=3.0144×10J,这台风力发电机的风能转化为电能的效率为7=E 3.8×105J 3.0144×106J ×100%≈12.6%. 解题逻辑： 有用功：产生的电能 风力发电机效率 总功：风具有的动能 【学习实践】 【基础题】 1.如图15-4所示的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工 程，是世界在建规模最大的水电工程.正式投运后，每年可向华东地 区输送1.14×10J的电能，相当于火力发电站燃烧1.0×101°kg 标准煤所获得的电能，标准煤的热值取3.0×10？J/kg,下列说法中 错误的是 ( 图15-4 A.水能是可再生能源 B.水电站将水的机械能转化为电能 C.煤炭是不可再生能源 D.火力发电站的发电效率为50% 2.大型运输机运-20对我国建设战略空军具有重要意义， (1)运-20的巨大轰鸣声能将小鸟震晕，说明声音可以传递 (选填“信息”或“能 量”).运-20设计师通过改进发动机的结构，以实现从 (选填“声源”或“人耳”)处 减弱噪声.飞行员通过 (选填“无线电波”或“超声波”)与机场的塔台进行联系 (2)一架运-20在一次执行任务的过程中，飞行距离为4000km,消耗航空煤油的质量为 50t,若飞机飞行时受到的平均阻力的大小为2.5×105N,该过程中飞机发动机的推力做 的功为 J,发动机的效率为 %(航空煤油的热值为4×10？J/kg).若运-20 换装效率为60%的新发动机后，一架运-20每飞行100km,可节约航空煤油约为 t (保留1位小数)， 2 专题15能效综合 3.上汽大通F℃V80是国内第一款运用全新准入标准燃料电池的轻型客车.它以氢气代替石 油作为燃料，用燃料电池代替发动机.氢气在燃料电池中与氧气发生反应产生电能，据悉其 功率可达75kW,续航里程可达500km.已知车载储氢罐的氢存储量为6.2kg,氢气的热 值为1.4×108J/kg. (1)一罐氢气完全燃烧放出的热量是多少？ (2)若该车以最大功率匀速行驶时，速度可达108km/h,此时该车所受的阻力是多大？ (3)在某次测试中发现，该车以最大功率行驶时，每消耗一罐氢气能行驶1.5h,则该车燃料 的效率是多少？（百分号后只保留一位小数） 4,一辆厢式小货车运货，满载后总质量是5.0×103kg,在平直的公路上匀速行驶100km,耗 油10kg,货车受到的阻力是2000N,发动机的牵引功率是50kW(油的热值取5.0× 10J/kg,g取10N/kg),求： (1)货车受到的牵引力. (2)货车匀速行驶的速度， (3)10kg汽油完全燃烧放出的热量 (4)货车发动机的效率， 【提升题】 5.一辆汽车为50km长的新建的平直大桥进行通车测试，如图15-5所示.汽车以最高的限速 匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油，耗时25min.已知 汽车的总质量为1.5t,(g取10N/kg)由此可计算： 125 专题15能效综合 (1)牵引力所做的功是多少？ (2)牵引力做功的功率是多少？ (3)假设每个轮胎与桥面的接触面积为0.025m,则汽车静止 时对桥面的压强是多少？ (4)汽油机的效率是多少？(q汽油=4.6×10J/kg) 图15-5 6.某款质量为2t的小汽车做测试，在平直的测试场地上以恒定功率80kW从静止开始加速 运动，经15s运动330达到最大速度，接着匀速运动30s,关闭发动机滑行停下.其速度 v随时间t变化如图15-6所示.已知汽车在运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍，汽车 停在水平地面时车轮与地面的总接触面积为0.1m2,g取10N/kg.则： (1)汽车停在水平地面时对地面的压强是多大？ ↑v/ms) (2)汽车匀速运动时的牵引力是多大？ (3)汽车运动过程中的最大速度是多大？ (4)整个过程中发动机所做的功是多少？已知汽油的热值q= 4.6×10'J/kg,汽车发动机的效率为25%.发动机做这些功需 015 45 50t/s 图15-6 要消耗汽油的质量是多少？ 7.某型号汽车质量为1.8t,在平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶，汽车受到的阻力为 总重的0.04倍，（已知汽油的热值为4.6×10'J/kg,g取10N/kg,计算结果保留一位小 数)则： (1)汽车匀速行驶100km所用的时间是多少？ (2)汽车以80km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率是多少？ 126 专题15能效综合 (3)若汽车发动机的效率为30%，它匀速行驶100k消耗多少千克汽油？ 8.阅读短文，回答问题. 2024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目如图157(a) 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15-7(b)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 图15-7(a) 气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电. 电网 集热装置 空气 电动机 换热器2 空气 压缩机7 换热器1 膨胀机 发电机 高温高 常温高 常温高 高温高 压空气 压空气 压空气 压空气 地下盐穴 图15-7(b) 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 1.9×108kg,减少二氧化碳排放约4.9×108kg.可连续放电6小时，使用期长达40年. (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 (2)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。 (3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放 J的能量.（标准煤热值为2.9× 107J/kg) (4)该项目的能量转换效率为 %.该项目每年发电6亿度，则消耗 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） (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： 127