专题特训九 能量转化的效率问题-【拔尖特训】2025-2026学年九年级下册物理(苏科版·新教材)

物、粉尘等有害物质，不利于“碳达峰” “碳中和”目标，故A、B、D不符合题 意：太阳能是可再生能源、清洁能源， 在使用时不会产生二氧化碳等温室气 体，有利于“碳达峰”“碳中和”目标，故 C符合题意 8.(1)飞行的距离s=t=108km/hX 1h=108km(2)飞机匀速飞行，推 力F=f=1000N,推力所做的功 W=Fs=1000N×1.08×105m= 1.08×108J,推力的功率P=W= 1.08×10】=3×10W(3)光能的 3600s 功率P光=800×250W=2×105W, .P3×104W 电能的功率P电一80% 80% 3.75×10W,光能转化为电能的效率 ⑦=P×10o%=6X10W 2×105W 100%=18.75% 9.(1)能量转化分析：汽油的化学能 转化为气体内能，然后再转化为活塞 机械能，最后为汽车机械能，转化率很 低：损耗途径分析：绝大部分是以内能 形式损失的，部分是未完全燃烧的碳 氢化合物损失，还有少量是汽油蒸发 损失(2)技术改进建议：减少散热 器、排气管和发动机的热损失；减少汽 油的蒸发：使汽油充分燃烧：研制和使 用混合动力或者纯电动的新能源汽车 10.(1)汽化热传递不可再生 (2)2排气30解析：(1)把水注 入汽缸，由于汽缸内的温度非常高，水 瞬间汽化成高温高压的水蒸气，水蒸 气推动活塞做功，内能转化为机械能， 也属于做功冲程：第五冲程中注人的 水的内能急剧增加是通过热传递的方 式实现的：石油在短期内不能从自然 界中得到补充，属于不可再生能源。 (2)六冲程发动机在一个工作循环 中，除了有传统四冲程中的1个做功 冲程外，还有第五冲程也是做功冲程， 故一个工作循环共有2个做功冲程： 传统四冲程中第四个冲程是排气冲 程：设传统四冲程发动机的效率为 1,六冲程发动机的效率为2，在做 W 功相同的情况下，由7=。×100%， Q-W Q。”可得，节省燃料的百 1 72 分比为2.2=1-头者 72 1.40,（1-2）×100%=（1 72 4）×100%≈2857%，若 1.451,(1-2)×100%=（1 72 1 1.45/ ×100%≈31.03%，节省燃料 的百分比约为30%。 11.25%4600解析：它在高空水 平定速巡航飞行10km,牵引力与阻 力是一对平衡力，大小相等，即F= f=1.15×105N,则牵引力做的功 W=Fs=1.15×105N×10×103m= 1.15×10J;汽油完全燃烧放出的热量 Q做=gm=4.6×10'J/kg×100kg= 4.6×10J,飞机发动机的热机效率7= 1w%-6号×1w% W Q做 25%:若回收的能量占汽油完全燃烧 放出能量的21%，则水吸收的热量 Q吸=W'=Q放X21%=4.6×10JX 21%=9.66×108J,水的质量m'= Q吸 9.66×108J c*△4.2×103J/(kg·℃)×50℃ 4600kg. 12.(1)mgH(2)gH-h)m (3)2h一H解析：(1)质量为m的 物体受到的重力G=g,物体从A点 滑到水平面时，重力所做的功W= GH=mgH。(2)A、B两点距离水 平面的高度分别为H、h,物体从A点 滑到B点的过程中，损失的机械能 (重力势能的减少量)△E=G△h= mg(H一h),损失的机械能转化为物 体内能的效率为？，则物体增加的内 能（吸收的热量）Q最=△E)= mg(H-h)7,物体到达B点时温度 升高值Ar=Q=mg(H-h)1 cm cm 36 g(H一h)卫。(3)再次滑下的过程， 水平面的粗糙程度不变，长度也不变 即物体克服摩擦力做的功不变，即损 失的机械能不变，所以达到C点时物 体的机械能（此时只有重力势能） Ec=EB-AE=mgh-mg (H-h)= mg(2h一H),C点距离水平面的高度 &=mg(2h-H=2h-H。 hc-G mg 专题特训九能量转化的 效率问题 1.50%解析：P=UI=220V× 0.2A=44W,P受=P1额=22W,7= 22W 卫度×100%44W×100%=50%。 P送 2.D解析：把2L的自来水烧开，质 量m=oV=1.0×103kg/m3×2× 103m3=2kg,若冬天自来水的温度 比夏天的低15℃，则该电热水壶把 2L的自来水烧开，壶内水温高于 80℃时，吸收的热量相等，效率相同， 消耗的电能相等，而低于80℃时，多 吸收的热量Q吸=c水m△1=4,2X 103J/(kg·℃)×2kg×15℃= 1.26×10J:根据7号×100%可 知，多消耗的电能w=Q题 1.26×10J=1.4×10J=140k。 90% 3.(1)路灯正常工作时每晚消耗的 电能W=P1.t=60W×10X3600s= 2.16×10J(2)太阳能电池板接收 到的总功率P总=800W/m× 1.25m=1000W,太阳能电池板的 平均输出功率P出=100W,所以太阳 益 能电池板的光电转换效率刀一P 100W 100%=10W×100%=10% (3)蓄电池储存的电能W=P额t P=0.26 kW X8h-0.06 kWX 8h=1.6kW·h(4)根据题意有 会-号当风定=4m6时，风力 发电机的输出功率P=P ，所以最 U额 小年发电量W=P=P 0.26kW×(4m/s)2 ×4000h= (8m/s)2 260kW·h 4.(1)汽油完全燃烧放出的热量Q效= mg=5kgX5×10J/kg=2.5×108J, 驱动汽车行驶所做的功W=Q放一 30%×2.5×108J=7.5×10J,汽车 行驶的距离s=vt=75km/h×1h= 75km=7.5×10m,由W=Fs可得， 汽车的牵引力F=W 7.5X10】=1000N,因为汽车匀速 7.5×10m 直线行驶，牵引力与阻力是一对平衡 力，所以汽车所受阻力∫=F= 1000N(2)随废气通过热电转换装 置的能量Q'=71Q做=40%×2.5× 108J=1×108J,转化成的电能W= 72Q'=15%×1×108J=1.5×10J 5.(1)电池充电1h后，接收器接收 到的超声波能量W,=Pto=8W 3600s=2.88×104J:由题意知，电池 所储存的电能E电=7，W,=50%× 2.88×10J=1.44×104J(2)由 口=可得，小车在平直路面上匀速 行驶5min的过程中，行驶的距离s= wt=0.2m/s×5×60s=60m:克服阻 力做的功W2=f=16N×60m= 960J:消耗的电池电能E= 72 960=1200J(3)由题意得·P, P 80% 会则品-（传》标得P=2, 2h内转化成的机械能W'= P1'7172=2WX2×3600s×50%× 80%=5760J:由W=f5可得，s'= _=5760J=360m f 16N 跨学科实践 1.甲5解析：由题意知，当家中有 人时S,闭合，且室温高于或等于 26℃时S2闭合，空调才会开启，即两 个开关都闭合时空调开启，只要有一 个开关断开，空调都不会自动开启，则 两开关应串联在电路中，故图甲符合 要求：由题知，当天8~12时和14~ 18时家中没有人，结合当天室温的变 化情况，可得当天空调工作时间1= [(14-12)+(21-18)]h=5h,这台 空调当天消耗的电能W=Pt= 1kW×5h=5kW·h。 2.家用电器不使用时切断电源（合理 即可) 3.【项目实施】(1)化学用电器 (2)a(3)串800【项目优化】左 4.(1)内(2)三个房屋与白炽灯的 距离不同，光照强度不同(3)泡沫 板(4)5.04×10°7005 (5)24.2解析：(1)比较房屋材料 的隔热性能，要把传感器分别放在房 屋模型内部相同位置。(2)比较房屋 材料的隔热性能，要保持光源到三个 房屋的距离相同，光照强度相同。 (3)由图乙可知，在光照强度和光照 时间相同时，泡沫板房屋内温度上升 最少，故应选择泡沫板做房屋的隔热 材料。(4)200kg水从20℃升高到 50℃吸收的热量Q吸=c水m△t= 4.2×103J/(kg·℃)×200kg× (50℃-20℃)=2.52×102J,期间消 耗的电能W=W-W。=933.6kW·h一 932.2kW·h=1.4kW·h=5.04× 10J,空气能热水器的电功率P= w_5.04X10J=700W,该空气热 2×3600s Qs-2.52X10】=5。 水器的D值=W=5.04×10丁 (5)加热时间缩短至80min时，空气 能热水器消耗的电能W=Pt'= 700W×80×60s=3.36×10J,空气 提供的能量W气=DW'=5×3.36X 10°J=1.68×10J,加热电阻提供的 能量W电阻=Q吸一W空气=2.52X 10J-1.68×10J=8.4×106J,电 阻消耗的能量W电'=W电盟 8.4×10」=9.6×10J,电阻的电功 87.5% 率P电阻一 电里_9.6X1dJ=2000w, t 80X60s 37 电阻的阻值R= U2(220V)2 P电阻2000W 24.22 第十八章整合拔尖 [高频考点突破] 典例1A解析：风能作为一种能从 自然界直接获取的能源，清洁无污染 且可再生，被人类反复利用，属于可再 生的清洁能源，故A符合题意，BC、 D不符合题意。 跟踪训练1.B 典例2A解析：球在被踢的过程 中，其内部装置工作，是将动能转化为 电能。然后将电能转化为化学能储存 在蓄电池中。IED灯发光时，蓄电池 将化学能转化为电能，电能再转化为 光能，故A正确，B、C、D错误。 [跟踪训练]2.A 典例3(1)超声波运动(2)A (3)2403.3(4)bc8(5)100 10解析：(1)机器人在行进过程中 遇到玻璃等透明障碍物时，若发射激 光，则绝大部分激光会透过障碍物继 续向前传播：而发射超声波，则绝大部 分超声波会被障碍物反射回来被机器 人接收，从而较好感知到障碍物：以移 动的机器人为参照物，障碍物的位置 改变，障碍物是运动的。(2)据题意， 菲涅尔透镜对红外线（一种不可见光） 具有会聚作用，故它的作用相当于凸 透镜，A错：人体辐射的红外线，属于 光，光属于电磁波，B对：图甲中电磁 铁正面线圈中电流的方向从左向右， 据安培定则可知，电磁铁的上端为N 极，C对：人体的正常体温在37℃左 右，据题意可知，机器人发现体温为 38℃的人时会进行语音报警并识别， D对。(3)机器人沿水平路面匀速行 驶的机械功率P机=电=60%× 400W=240W,若机器人以最大速度 vmax=1m/s做匀速直线运动，则机器 人受到的阻力f=F=P组 240W=240N:机器人运动7min消 1m/s拔尖特训·物理（苏科版）九年级下 专题特训九 能量 类型一单一能量转化类 1.如图所示为一种电能无线传输装置 的示意图，图中送电线圈接入的电 压为220V,线圈中的电流为0.2A, 受电线圈只接入一只标有“36V22W”字 样的灯泡，且灯泡恰好能正常发光，则该装置 传输电能的效率为 )灯泡 送电线圈 U0.2A受电线圈 220V (第1题) 2.(2025·新疆)小杨家的电热水壶的容量为 2L,用该电热水壶烧水时，壶内水温低于 80℃时，加热效率是90%；壶内水温高于 80℃时，加热效率是84%。已知c水=4.2× 103J/(kg·℃)，若冬天自来水的温度比夏天 的低15℃，则该电热水壶把2L的自来水烧 开，冬天比夏天多消耗的电能约为 () A.150kJ B.145 kJ C.143 kJ D.140 kJ 3.目前很多城市使用了风光互补路灯系统（如 图)，它具备了风能和太阳能产品的双重优 点：该系统既可以通过太阳能电池板独立发 电并将电能储存在蓄电池中，也可以通过风 力发电机独立发电并将电能储存在蓄电池 中；在风、光都具备时可以同时发电。某种型 号的风光互补路灯的技术参数如表所示。 大P 电 也板 (第3题) 70 转化的效率问题“答案与解析”见P36 风力发电的额定功率 260W 风力发电的额定风速 8 m/s 风力发电机的启动风速 3 m/s 路灯的额定电压 24V 路灯的额定功率 60W 太阳能电池板的平均输出功率 100W (1)假设路灯每晚工作10h,求路灯正常工 作时每晚消耗的电能。 (2)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为 800W/m(1s内辐射在1m面积上的光能 为800J),太阳能电池板的面积为1.25m, 太阳能电池板的光电转换效率为多大？ (3)在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机 除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池 充电。若风力发电机一晚上的工作时间为 8h,路灯工作8h,则在这段时间内蓄电池储存 的电能是多少千瓦时？（充电时无能量损耗） (4)已知风力发电机的输出功率P与风速 的平方成正比。某市沿海地区的风速不低于 4m/s的时间每年不少于4000h,试估算这 台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电 量是多少千瓦时。 类型二多个能量转化类 4.某品牌燃油汽车在平直路面上以75km/h的 速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽 油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热 电转换装置，如图所示，汽油热值q=5× 10J/kg,设汽油在汽缸内完全燃烧。 (1)上述过程中，若汽油燃烧释放能量的 30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力。 (2)研究表明，使用新材料可将热电转换装 置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述 过程中随废气排放的能量通过转换装置后， 可转化为多少电能？ 排气口 热电转 换装置 蓄电池 (第4题) 第十八章能源与可持续发展 5.如图所示，通过接在插座上的电流 转换器，将电能转化为超声波，电动 小车上的接收器接收到超声波信 号，可将其能量转化为电能给电池充电。已 知接收器接收到的超声波功率与它和转换器 间的距离L的平方成反比，它将超声波能量 转化为电能并储存在电池中的效率为50%。 当小车与转换器间的距离L。=1m时，接收 器接收到的超声波功率P。=8W。当小车在 平直路面上以0.2m/s的速度匀速行驶时， 所消耗的电池电能的80%用于维持小车的 匀速行驶，小车受到的阻力为16N。 接 小车 (含接收器) 座电流转换器 超声波 (第5题) (1)当小车与转换器间的距离为1m时，求 电池充电1h所储存的电能。 (2)小车在平直路面上以0.2m/s的速度匀 速行驶5min,求该过程中消耗的电池电能。 (3)若充电时小车与转换器之间的距离L 2m,则2h内所充电能可使小车以0.2m/s 的速度匀速行驶多远？ 71