中考物理二輪復(fù)習(xí)經(jīng)典培優(yōu)模型練專題07電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化模型（教師版）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題07電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化模型1．我國三峽水電站有“照亮半個(gè)中國”的美譽(yù)，2020年累計(jì)發(fā)電量超過1千億度，如果就按1千億度(kW·h)計(jì)算，相當(dāng)于一座年消耗6×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤的火力發(fā)電站所發(fā)的電量。(1）假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107J/kg，完全燃燒6×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出多少熱量？(2）以三峽水力發(fā)電代替同等的火力發(fā)電，每年會(huì)少排7.5×1010m3的二氧化碳?xì)怏w，這些氣體的質(zhì)量是多少kg？(通常情況下CO2氣體的密度為2kg/m3）(3）請你根據(jù)本題中的數(shù)據(jù)，計(jì)算火力發(fā)電的效率(用符號(hào)E表示電能）？【答案】(1）1.8×1018J；(2）1.5×1011kg；(3）20%【詳解】解：(1）m=6×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0(2）由SKIPIF1<0可知這些氣體的質(zhì)量為SKIPIF1<0(3）已知m=6×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤的火力發(fā)電站所發(fā)的電量為1千億度，即SKIPIF1<0則火力發(fā)電的效率為SKIPIF1<0答：(1）完全燃燒6×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出1.8×1018J熱量；(2）這些氣體的質(zhì)量是1.5×1011kg；(3）火力發(fā)電的效率為20%。2．十九大報(bào)告指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)”。某市中心城區(qū)日產(chǎn)垃圾已上升到8500噸。《城市生活垃圾分類管理辦法》開始實(shí)施，正式進(jìn)入生活垃圾強(qiáng)制分類時(shí)代。焚燒發(fā)電是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾處理技術(shù)。垃圾分類后再焚燒，其熱值可提升30%至40%，二噁英(致癌物質(zhì)）排放量可降低80%。如圖所示是中國中部最大的垃圾焚燒發(fā)電站，日處理生活垃圾4200噸，每天發(fā)電1.35×106kW·h。求：(1）此發(fā)電站日處理4200噸垃圾產(chǎn)生的熱量最多有多少？【設(shè)垃圾熱值的平均值為6×106J/kg】(2）若發(fā)電站日處理的垃圾完全燃燒釋放出的熱量完全被水吸收，能使多少千克20℃的水升高70℃？【水的比熱容為c=4.2×103J/(kg·℃）】(3）該發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率為多少？(結(jié)果保留整數(shù)）【答案】(1）2.52×1013J；(2）8.57×107kg；(3）19%【詳解】解：(1）4200t垃圾完全燃燒放出的熱量Q放=m垃圾q=4200×103kg×6×106J/kg=2.52×1013J(2）發(fā)電站日處理的垃圾完全燃燒釋放出的熱量完全被水吸收，則水吸收的熱量Q吸=Q放=2.52×1013J由Q吸=cm水Δt可得水的質(zhì)量SKIPIF1<0SKIPIF1<0(3）日處理生活垃圾4200噸，每天的發(fā)電量為W=1.35×106kW·h=1.35×106×3.6×106J=4.86×1012J發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率SKIPIF1<0答：(1）此發(fā)電站日處理4200噸垃圾產(chǎn)生的熱量最多有2.52×1013J；(2）若發(fā)電站日處理的垃圾完全燃燒釋放出的熱量完全被水吸收，能使8.57×107kg千克20℃的水升高70℃；(3）該發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率為19%。3．焚燒發(fā)電是目前世界上普遍采用的最安全、最有效的生活垃圾處理技術(shù)。垃圾分類后再焚燒，其熱值可提升30%至40%，二惡英(致癌物質(zhì)）排放量可降低80%。如圖所示是位于中國中部最大垃圾焚燒發(fā)電站，日處理生活垃圾4200t，發(fā)電站配備3臺(tái)功率均為3×104kW的發(fā)電機(jī)組，平均每天工作15h。求：(1）如果將發(fā)電站日處理的4200t垃圾完全燃燒產(chǎn)生熱量的75%用來加熱水，能使多少千克、20℃的水升高45℃？[設(shè)垃圾的平均熱值為6×106J/kg，水的比熱容為c=4.2×103J/(kg·℃)](2）該發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率為多少？(結(jié)果保留整數(shù)）【答案】(1）1×108；(2）19%【詳解】解：(1）4200t垃圾完全燃燒放出的熱量Q放=m垃圾q=4200×103kg×6×106J/kg=2.52×1013J將這些垃圾完全燃燒后產(chǎn)生的熱量的75%用來加熱水，水吸收的熱量Q吸=75%×Q放=75%×2.52×1013J=1.89×1013J由Q吸=cm水Δt可得水的質(zhì)量SKIPIF1<0(2）3臺(tái)機(jī)組一天的發(fā)電量W=Pt=3×3×104kW×15h=1.35×106kW·h=4.86×1012J發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率SKIPIF1<0答：(1）能使1×108kg20℃的水升高45℃；(2）該發(fā)電站垃圾焚燒發(fā)電效率為19%。4．對生活垃圾進(jìn)行分類既是當(dāng)前的一種時(shí)尚，更是生態(tài)環(huán)保的需要。目前我市每天能產(chǎn)生1000t左右的生活垃圾，若進(jìn)行分類后，除去可回收垃圾和需要特殊處理的垃圾，將還有900t左右的垃圾需要處理。為了處理這些垃圾，我市規(guī)劃布局了城市生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于蛇形山鎮(zhèn)泉塘村生活垃圾處理中心內(nèi)，占地約80畝，總投資4.73億元，對婁星區(qū)、漣源市和雙峰縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾進(jìn)行焚燒與熱能利用。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，年處理垃圾約29.2萬噸，年發(fā)電近1.2億度，可滿足四分之一的婁底城區(qū)居民用電，將垃圾真正“變廢為寶”。經(jīng)實(shí)踐檢測每完全燃燒1t生活垃圾可發(fā)電300kW?h。設(shè)整個(gè)發(fā)電過程中的效率為30%，求：(1）生活垃圾的熱值q；(2）完全燃燒1t生活垃圾產(chǎn)生的熱量若用來燒開水，其中70%的熱量被水吸收，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下可燒開多少噸20℃的冷水。[c水=4.2×103J/(kg?℃)]【答案】(1）3.6×106J/kg；(2）7.5t【詳解】解：(1）每完全燃燒1t生活垃圾可發(fā)電W=300kW?h=300×3.6×106J=1.08×109J由SKIPIF1<0可知，燃燒1t生活垃圾釋放的熱量SKIPIF1<0生活垃圾的熱值SKIPIF1<0(2）由題意可知，水吸收的熱量Q吸=70%Q放=70%×3.6×109J=2.52×109J1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，由Q吸=cm(t-t0)可知，冷水的質(zhì)量SKIPIF1<0答：(1）生活垃圾的熱值q為3.6×106J/kg；(2）完全燃燒1t生活垃圾產(chǎn)生的熱量若用來燒開水，其中70%的熱量被水吸收，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下可燒開7.5噸20℃的冷水。5．三峽水電站有“照亮半個(gè)中國”的美譽(yù)，它的年平均發(fā)電量約3.045×1017J，相當(dāng)于一座年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤5×1010kg的火力發(fā)電站的發(fā)電量。(1）標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.9×107J/kg，完全燃燒5×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出多少熱量？(2）根據(jù)本題中的數(shù)據(jù)，計(jì)算火力發(fā)電的效率。【答案】(1）1.45×1018J；(2）21%?！驹斀狻拷猓?1）完全燃燒5×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出熱量SKIPIF1<0(2）由題知，年平均發(fā)電量E=3.045×1017J，Q放=1.45×1018J，火力發(fā)電的效率SKIPIF1<0答：(1）完全燃燒5×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出1.45×1018J熱量；(2）火力發(fā)電的效率為21%。6．火力發(fā)電廠每發(fā)出1度電(等于3.6×106J）需要消耗0.36kg標(biāo)準(zhǔn)煤。1度電可以讓某型號(hào)純電轎車行駛約5km。某款緊湊型家用轎車，每100km消耗汽油約5kg。求：(已知：q煤＝3.0×107J/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）(1）火力發(fā)電廠的熱效率；(2）通過計(jì)算說明，行駛相同距離時(shí)，哪種車型能耗(消耗的燃料熱量）更低？【答案】(1）33.3%；(2）純電轎車【詳解】解：(1）完全燃燒0.36kg煤所放出的熱量SKIPIF1<0有題意可知有用功W有＝1kW?h＝3.6×106J則火力發(fā)電廠的效率SKIPIF1<0(2）1度電可以讓某型號(hào)純電驕車行駛約5km，即行駛5km消耗3.6×106J的能量；緊湊型家用轎車每100km消耗汽油約5kg，則行駛5km消耗的汽油的質(zhì)量為SKIPIF1<0汽油放出的熱量為SKIPIF1<0因?yàn)镾KIPIF1<0故純電轎車消耗的熱量少。答：(1）火力發(fā)電廠的熱效率為33.3%；(2）純電轎車消耗的熱量少。7．如圖是某電力公司開發(fā)出一種圓柱形氣球狀的發(fā)電機(jī)，懸于風(fēng)力足夠大且較穩(wěn)定的300米高空(如圖所示），中心處大的風(fēng)扇隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電流通過系著的電線到地面。假如氣球體積3×105m3，最大發(fā)電功率為3000千瓦；(設(shè)300米高空的空氣密度ρ＝1.2kg/m3，g＝10N/kg）問：(1）氣球在高空受到的浮力為多少？(2）若該風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年工作6000小時(shí)，則它的最大年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)？(3）若火力發(fā)電的效率是36%，則用這樣一個(gè)氣球發(fā)電機(jī)發(fā)電，每年最多可節(jié)省多少千克煤炭？(煤炭的熱值：q＝3×107J/kg）【答案】(1)3.6×106N；(2)1.8×107kW·h；(3)6×106kg【詳解】解：(1)排開氣體的體積為SKIPIF1<0氣球受到的浮力SKIPIF1<0(2)最大年發(fā)電量SKIPIF1<0(3)根據(jù)SKIPIF1<0知，煤炭完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0需要煤的質(zhì)量SKIPIF1<0答：(1)氣球在高空受到的浮力為3.6×106N；(2)若該風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年工作6000小時(shí)，則它的最大年發(fā)電量是1.8×107kW·h；(3)若火力發(fā)電的效率是36%，則用這樣一個(gè)氣球發(fā)電機(jī)發(fā)電，每年最多可節(jié)省6×106kg的煤炭。8．洗碗機(jī)逐漸走進(jìn)家庭，其洗碗過程是：先打開進(jìn)水閥使水箱內(nèi)進(jìn)水，再通過電加熱管將水箱內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度，然后電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵將水箱中的熱水抽出，通過噴水管沖洗洗碗機(jī)內(nèi)的餐具，如圖所示是一臺(tái)家用洗碗機(jī)，其部分參數(shù)如表所示∶電源電壓頻率電加熱管功率電動(dòng)機(jī)功率設(shè)定水溫220V50Hz1400W60W80℃已知該洗碗機(jī)一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序的耗水量是9kg，所需時(shí)間是130min，當(dāng)進(jìn)水閥中的水溫為20℃時(shí)，加熱30min達(dá)到設(shè)定的水溫。計(jì)算(1)標(biāo)準(zhǔn)洗滌時(shí)，水箱中的水吸收的熱量；(2)這臺(tái)洗碗機(jī)一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序消耗的電能；(3)如果這些電能是由燃料的利用效率為30%的火力發(fā)電站發(fā)出的，需要完全燃燒多少kg動(dòng)力煤？(動(dòng)力煤熱值為2.3×107J/kg，結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位）【答案】(1)2.26×106J；(2)2.88×106J；(3)0.4kg【詳解】(1)水箱中水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×9kg×(80℃-20℃)=2.268×106J(2)這臺(tái)洗碗機(jī)一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序消耗的電能W=P1t1+P2t2=1400W×30×60s+60W×(130-30)×60s=2.88×106J(3)動(dòng)力煤完全燃燒放出的熱量Q=SKIPIF1<0=9.6×106J需要?jiǎng)恿γ旱馁|(zhì)量m=SKIPIF1<0≈0.4kg答：(1)標(biāo)準(zhǔn)洗滌時(shí)，水箱中的水吸收的熱量是2.26×106J。(2)這臺(tái)洗碗機(jī)一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序消耗的電能是2.88×106J。(3)如果這些電能是由燃料的利用效率為30%的火力發(fā)電站發(fā)出的，需要完全燃燒0.4kg動(dòng)力煤。9．三峽水電站有“照亮半個(gè)中國”的美譽(yù)，它的年平均發(fā)電量約為3.06×1017J，相當(dāng)于一座年消耗5×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤的火力發(fā)電站的發(fā)電量．(1)標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.9×107J/kg，完全燃燒5×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤能放出多少熱量？(2)以三峽水力發(fā)電代替同等的火力發(fā)電，每年會(huì)少排CO2氣體1.2×1011kg，這些氣體的體積是多少米3(通常情況下CO2氣體的密度為2kg/m3)?(3)根據(jù)本題中的數(shù)據(jù)，計(jì)算火力發(fā)電的效率．【答案】(1)1.45×1018J；(2)6×1010m3；(3)21.1%．【詳解】(1)Q=qm=2.9×107J/kg×5×1010kg=1.45×1018J，(2)由ρ=SKIPIF1<0可得,V=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=6×1010m3(3)已知E=8.5×1010kW?h=8.5×1010×1000×3600J=3.06×1017J，Q=1.45×1018J，η=SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=21.1%10．三峽水電站是世界上最大的水力發(fā)電站，年平均發(fā)電量預(yù)計(jì)為8.5×1010kW·h，這些電能將送往華東、華中等九省市，所以人們講“三峽可以照亮半個(gè)中國”．據(jù)專家介紹，三峽水電站的年發(fā)電量相當(dāng)于一個(gè)每年消耗5×1010kg煤的火力