内容正文:
题型八 “效率问题”相关计算
1.“龙骨水车”是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一,是一种历史悠久的提水设施,相当于现代的抽水机。它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚踏等组成,其中脚踏部分的结构如图乙所示。水车安放在河边,下端水槽和刮板直伸水中,另一端的木齿轮固定于堤岸的木架上,用时踩动脚踏部分使木齿轮转动,通过木链带动槽内板叶刮水上行,倾灌于地势较高的田地。
第1题图
(1)如图乙所示,脚对踏板施加力的作用使该处的轮轴转动,相当于在使用一个
杠杆。
(2)写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方法: 。
(3)若工人踩动“龙骨水车”旋转一周可将0.025米3的水提升到4米高的田地中,所用时间为60秒,工人做功的功率为40瓦,则该过程中“龙骨水车”的机械效率为多少?(g取10牛/千克,计算结果精确到0.1%)
2.(2025温州二中三模)下表为某品牌电动自行车的部分技术参数,请回答下列问题:
第2题图
整车质量
50千克
轮胎能承受的最大压强
2×105帕
一次充电储存的电能
1千瓦时
每个轮胎与地面接触的面积
50厘米2
(1)部分电动自行车常装有动能回收系统。刹车时电动机“变身”为发电机,将电动自行车的动能转化为电能。该动能回收系统的原理是 。
(2)该车在行驶过程中所载人和物体的总质量不能超过多少千克?(g取10牛/千克,写出计算过程)
(3)关闭动能回收,电动机的效率为80%,即消耗电能的80%用于电动机对外做有用功。若该电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40牛,则蓄电池充满一次电最多能连续行驶多远?(写出计算过程)
3.(2025浙江 J12联盟一模)“2030年碳达峰,2060年碳中和。”这是我国对世界的庄严承诺。碳达峰是指在某一个时间点,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值,之后逐步回落,碳中和是指通过节能减排和吸收二氧化碳,实现二氧化碳的“零排放”。
(1)“碳”吸收。自然界有多种途径吸收CO2,其中最重要的途径是绿色植物通过
吸收CO2。
(2)“碳”排放。国家大力推行风力发电,风能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(3)“碳平衡”。我国某地建设的光伏电站每天能提供约5×106千瓦时的电能,减少了对天然气发电的依赖。若天然气发电站中天然气燃烧释放的热能只有40%可转换为电能,1米3天然气完全燃烧排放二氧化碳约0.2千克,天然气的热值为3.6×107焦/米3,则该技术每天可减排二氧化碳约多少吨?(不计热损失)
参考答案
1.(1)省力
(2)在各部件之间加润滑油来减小摩擦(合理即可)
(3)解:总功W=Pt=40 W×60 s=2 400 J
有用功W0=Gh=mgh=ρVgh=1.0×103 kg/m3×0.025 m3×10 N/kg×4 m=1 000 J
机械效率η=×100%=×100%≈41.7%
2.(1)电磁感应
解:(2)由p=可知,该车在行驶过程中对地面的最大压力F=pS=2×105 Pa×2×50×10-4 m2=2 000 N
该车在行驶过程中的最大总重力G=F=2 000 N
由G=mg可知,该车在行驶过程中的最大总质量
m===200 kg
则该车所载人和物体的最大总质量m人和物=m-m车=200 kg-50 kg=150 kg
(3)根据η=可知,电动自行车所做的有用功W有用=ηW=80%×1 kW∙h=80%×3.6×106 J=2.88×106 J
该电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40 N,此时牵引力和阻力是一对平衡力,即F牵=f=40 N
由W=Fs可知,蓄电池充满一次电最多能连续行驶的路程s===7.2×104 m=72 km
3.(1)光合作用
(2)可再生
(3)解:每天提供的电能
W=5×106 kW∙h=1.8×1013 J
天然气完全燃烧放出的热量
Q===4.5×1013 J
所需天然气的体积
V===1.25×106 m3
每天减排二氧化碳的质量
m=1.25×106 m3×0.2 kg/m3=2.5×105 kg=250 t
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