题型7 (3)能量转化效率相关计算-【众相原创·赋能中考】2026年中考物理中考必练题型（陕西专用）

(三)能量转化 1.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热 的装置，下表是小明家的太阳能热水器某 天在阳光照射下的相关信息： 太阳照射 装水 吸热板 时间/h 量/L 面积/m2 10 100 2.5 水升高的 水的比热容 太阳辐射功率 温度/℃/[J·(kg·℃)1] /[J.(m2h)] 50 4.2×103 1.68×10 其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面 积上的太阳能。(p*=1.0x10kg/m)求： (1)水在10h内吸收的热量： (2)如果水吸收的热量用天然气提供，天 然气完全燃烧放出的热量80%被水吸收， 需要完全燃烧多少m的天然气：（天然气 的热值为8.4×10'J/m3) (3)该太阳能热水器的能量转化效率是 多少？ 效率相关计算 2024年12月，陕西首座抽水蓄能电 站—镇安抽水蓄能电站正式投入运行， 实现了陕西省电网调节性电源的新突破。 抽水蓄能电站的基本原理如图所示，当电 网上的电能有盈余时，抽水蓄能电站利用 盈余的电能通过电动机组带动水泵，把水 由低处的下池水库抽到高处的上池水库 并储存起来。当电网上的电能不足时，使 抽到上池水库的水再流回下池水库，并推 动水轮机带动发电机发电。该发电站装 有4台可逆式发电/电动机组，发电总功 率1.4×106kW,年蓄能发电约2.4× 10°kW·h,年抽水消耗总电能3.2× 10°kW·h。设抽水蓄能电站建成后，有 效保证了西北地区风电和光电的充分利 用。(p*=1.0×103kg/m3,g取10N/kg) 上池（水库 输电线 水 电 池（水库 能 第2题图 (1)该抽水蓄能电站在抽水时将电能转化 为水的机械能储存，发电时再将机械能转 化为电能，求该抽水蓄能电站每年抽水发 电的总运行效率？总。 45 (2)已知该电站以1.8×10°kW的电动抽 水总功率连续抽水6h,电动水泵将8.1× 10m3水从下池水库抽到上池水库，上下 池水库水位差为400m,求： ①电动水泵将水从下池水库抽至上池水 库时克服水重力所做的功； ②抽水过程中，电动水泵的效率？（计算 结果精确到0.1%)。 3.盐穴压缩空气储能是一种大规模储能发电 技术的应用，其流程简化图如图所示。当 用电低谷时，利用电能将空气抽取压缩到 地下盐穴中，用电高峰时再释放压缩空气 推动发电机发电。压缩空气储能电站分为 “补燃式”和“非补燃式”两种。“非补燃 式”是指储能电站利用回热技术将压缩空 气时产生的热储存起来，在高峰发电时补 给发电机发电：“补燃式”是没有利用压缩 空气时产生的内能，在高峰发电时需要燃 烧燃料，辅助发电 E圆提装四] ”释放发电机 南也同 空气空气 赴 (储存压缩空气) 非补燃式 压缩空气 产生热量Q 补燃式燃烧燃料 产生热量Q 第3题图 46 (1)用电低谷时，利用电网多余的电能压 缩空气会“产生热”，这是通过 方 式增加气体的内能。 (2)储存压缩空气的盐穴内，气体压强恒 为9×10Pa,则气体在2m2的表面上的压 力是多少？ (3)在用电低谷期，电网向储能电站输入 的电能叫“充电能量”；用电高峰期，储能 电站向电网输出的电能叫“调峰电量”。 某一个储能周期内，某“非补燃式”压缩空 气储能电站的充电能量为3×105kW·h的 电能，调峰电量为1.8×10kW·h的电能。 则： ①该“非补燃式”压缩空气储能电站的整 体能量转换效率？是多少？ ②若某“补燃式”压缩空气储能电站同样 需要完成充电能量为3×105kW·h,调峰 电量为1.8×105kW·h的电能，需燃烧质 量为20t的标准煤辅助发电，标准煤的热 值为3×10？J/kg,煤的辅助发电效率71为 36%。则整个过程，该“补燃式”压缩空气 储能电站通过盐穴的能量转换效率？2为 多大？以受05A: 根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可 知，R两端的电压U'=U-U。'=6V-3V=3V 根援1只可得此时R的电阻R Ux'3V Γ1灰0.05A=600. 由图像可知此时R受到的最大压力为900N。 (3)改进后的最大压力为 F*'=m大'g=115kgx10N/kg=1150N; 由图乙可知，此时R”=100,电路的总电阻为Re= 0.05A1200,此时需要串联一个电阻，故串联的电阻 6V R,阻值为 R1=R点-R。-R”=1202-602-102=502 8.解：(1)闭合所有开关，R的滑片移至最左端，变阻器连入 电路的电阻为0，灯与定值电阻并联，灯泡正常发光，灯的 额定电压为6V,由并联电路电压的规律知，电源电压U= U,=6V: (2)S,、S,闭合，S,断开，R的滑片移至最右端，灯与变阻 器串联，电压表测变阻器两端的电压，电压表示数为5V, 由欧姆定律知，此时电路的电流为 4-会05 由串联电路的规律及欧姆定律知，此时灯泡的电阻R实= U-U:6 V-5 V 60.25A=40: (3)①根据P= R可知，在电源电压不变时，电阻越小，其 功率越大，由并联电阻小于其中任一电阻，故两电阻并联 时，电路的功率最大；故两电阻并联，S,接在干路上，在此 基础上保温功率最小，因R大于R,故另一个开关控制 R,,符合要求的电路图如图所示： S R R S 第8题答图 ②当只闭合S,时，电路为R,的简单电路，保温功率 为Pa(6y R400=0.9w。 (三)能量转化效率相关计算 1.解：(1)水的体积V=100L=100dm3=100×103m3 水的质量m=pV水=1.0x103kg/m3×100×103m3=100kg, 水在10h内吸收的热量 Q段=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1× 10J; 32 (2)天然气完全燃烧放出的热量 0题_2.1×10'J-=2.625×102J, Q放= 780% 需要完全燃烧的天然气的体积 V-0-2.625x10 =0.3125m3: 98.4x10'J/m3 (3)10h内投射到该热水器吸热板上的太阳能总量 Qa=1.68×10J/(m2·h)×10h×2.5m2=4.2x10J 该太阳能热水器的能量转化效率 2.1x1021x100%=50%。 0sx100%=4.2x10了 Q 2.解：(1)该抽水蓄能电站每年抽水发电的总运行效率 -5电x100%-2.4x10kW. ×100%=75%。 3.2×10°kW·h (2)①由p宁得，水的质量为 m=pV=1.0×103kg/m3×8.1×106m3=8.1×10°kg 电动水泵将水从下池水库抽至上池水库时克服水重力所 做的功 W=Gh=mgh=8.1×10°kg×10N/kg×400m=3.24×103J; ②由P=?得，抽水过程中，电动水泵消耗的电能为 W'=Pt=1.8×106×103W×6×3600s=3.888×10BJ 抽水过程中，电动水泵的效率 7,=×100%=3.24x10J W 3.888×10-X100%≈83.39%。 3.解：(1)做功 (2)气体在2m的表面上的压力 F=pS=9x10Pa×2m2=1.8×10'N。 (3)①该“非补燃式”压缩空气储能电站的整体能量转换 E缩幽×100%= 效率nE入 1.8×103kW·h ×100%=60%: 3x103kW·h ②通过燃烧标准煤获得的电能为E'=71Q=m1mg=36%× 20×1000kg×3×10'J/kg=2.16×10"J=6×10°kW·h, 通过盐穴的能量转换获得电能为E出'=1.8×103kW·h- 6×10kW·h=1.2×10kW·h, 该“补燃式”压缩空气储能电站通过盐穴的能量转换效率 _E缩出×1009%= 1.2×103kW·h 2E人 ×100%=40%。 3×10kW·h 题型八跨学科实践 1.A 2.D 3.(1)B(2)好(3)小华盐冰(4)熔化吸收 4.(1)杠杆平衡0(2)0(3)右(4)增大 (5)8.8×103 5.(1)漂浮1.05(2)浮P些(3)5.480.96 P水