河南省2024年中考物理熱點備考重難：效率類綜合應用題（課后練習）

效率類綜合應用題

典例精講

例1中國人煮茶最講究“火候”二字，如圖甲所示的養(yǎng)生壺是大家非常喜歡的小電器，有加熱和保溫兩個功

能.小莉?qū)︷B(yǎng)生壺做了調(diào)查研究：養(yǎng)生壺的部分參數(shù)如表所示.其加熱部分的簡化電路如圖乙所示.

額定電壓(7=220V

額定功率/W保溫440加熱1100

R7]R

(1)養(yǎng)生壺工作時是利用工作的.

(2)尺2阻值是多少？

(3)小莉在網(wǎng)上查看產(chǎn)品宣傳：此養(yǎng)生壺6min可把1L、初溫為20℃的水煮沸，無需久等，額定電壓下工

作時，加熱效率為80%.請計算說明此宣傳是否真實.[已知當?shù)貧鈮簽?個標準大氣壓,c水=4.2x103J/(kg」C),

水=1.0xl()3kg/nP]

(4)細心的小莉發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的養(yǎng)生壺部分為二腳插座，請從安全用電角度提點建議.

例2(2022河南黑白卷)在河南鄭州黃河國家博物館建設(shè)中，需要利用電動機把質(zhì)量為1t的材料沿與水平

地面成30。夾角的斜坡以1m/s的速度勻速從底部拉上坡頂.如圖所示，已知斜坡高度為7.5m,電動機的輸

出功率為12.5kW.(g取10N/kg)

⑴使用斜面(選填“能”或“不能”)省功.

(2)把材料從斜面底拉到斜面頂所用的時間是多少？

(3)把材料拉上斜面頂?shù)倪^程中斜面的機械效率是多少？

(4)請你通過計算說明，使用該斜面達到了省力目的嗎？原因是什么？

對材料施加的拉力大于材料的重力，并不省力，原因是受到斜面的摩擦力太大

實戰(zhàn)演練

1.(2022河南逆襲卷)如圖所示是一輛質(zhì)量為2t的鮮奶運輸車，車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛

時受到的阻力為其總重的0.03倍.車箱的容積為5nP,車輪與地面總接觸面積為0.8m2.牛奶的密度是

1.04x103kg/m3.(g取10N/kg,柴油的熱值q柴油=4.0x107j/kg).求：

(1)汽車關(guān)閉發(fā)動機在水平路面上做減速運動時，汽車所受摩擦力；發(fā)動機的壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化

情況是.

(2)裝滿牛奶后，運輸車對地面的壓強；

(3)運輸車滿載行駛時發(fā)動機的效率為30%,勻速行駛10km,需要消耗柴油多少千克?

2.如圖是液壓起重車的示意圖.使用時液壓桿將起重臂頂起，同時通過與鋼索連接的電動機工作，可將重物

吊起到需要的地方.(不計繩重和摩擦阻力)

(1)如圖所示/處的滑輪是滑輪，液壓桿頂起起重臂的過程中，該起重臂可看作一個杠桿.

(2)當起重臂在如圖位置穩(wěn)定后，啟動電動機將重為6000N的物體用一定的速度勻速吊起，此時滑輪組的機

械效率是75%,則電動機對鋼索的拉力為多少？

(3)電動機將重為6000N的物體用一定的速度勻速吊起2m,用時40s,拉力做功的功率為多少？

3.(2022河南預測卷)河南省焦作云臺山景區(qū)索道已經(jīng)投入運行，如圖所示，已知索道全長約1700米，高度

差約680米.只需6分鐘就可以將游客從停車場送到茱萸峰.旅游旺季時的最大運客量為3000人/小時，索道

以該狀態(tài)運行時的效率約為60%.人的平均體重取50kg,g取10N/kg.

(1)人坐纜車上山過程中看到腳下的大山遠離自己而去，這是以為參照物，纜車勻速上升過程中人

具有的動能(選填“變大”“變小”或“不變”).

(2)纜車從停車場運行到茱萸峰的平均速度為多少？(保留兩位小數(shù))

(3)以最大運客量運行過程中電動機的電功率為多少？

(4)在旅游淡季，索道不能載滿游客，則運行效率如何變化？說出你的理由.

4.小明家新買了一臺電熱足浴器，其簡化電路原理圖如圖18所示，當水溫達到設(shè)定溫度時，溫控開關(guān)S2可

自動切換至保溫狀態(tài)，尺1、&是發(fā)熱電阻(阻值不受溫度的影響)，主要參數(shù)如下表.[水的比熱容為c水=4.2x103

J/(kg-℃)]

⑴由電路圖可知接線柱(選填'"或如’)接的是火線.當開關(guān)Si閉合后，加熱一段時間，水溫達到

設(shè)定值，S2(選填“斷開”或“閉合”)，熱水器進入保溫狀態(tài).

額定電壓220V

加熱功率1210W

保溫功率220W

容積7L

(2)求電熱足浴器處于正常加熱狀態(tài)時流過保險絲的電流.

(3)用此足浴器將5kg的水從20℃加熱到40℃用時500s,求水吸收的熱量.

(4)小明發(fā)現(xiàn)加熱時間比平時用時長，他認為可能是當時的實際電壓低于額定電壓，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)實際電壓

是200V,則該過程中電熱足浴器的加熱效率是多少？

參考答案

典例精講

例1(1)電流的熱效應

⑵⑶【思路分析】

求解題干信息所用公式

養(yǎng)生壺的額定電壓U=220V

(2)0的阻值加熱擋的額定功率為1100W

R

保溫擋的額定功率為440W

m

氣壓為1個標準大氣壓p——

V

水的初溫為20℃

(3)計算說明此W=Pt

水的體積為1L

宣傳是否真實Q=cmAt

養(yǎng)生壺的加熱時間6min

〃=以X100%

額定電壓下工作時，加熱效率為80%w

解：(2)當開關(guān)S、Si閉合后，只有電阻后工作，由尸可得，此時功率最大，處于加熱擋

Ri的阻值

R-=(220V)2

=44Q

P加熱1100W

當開關(guān)S閉合、Si斷開時，養(yǎng)生壺處于保溫擋

電路總電阻

U(220V)2

Rw=~^-==110Q

“尸保溫440W

&的阻值

R2=R總一KI=110Q—44Q=66Q

(3)由可得水的質(zhì)量

3333

m=p水1.0x10kg/mxlxio^m=1kg

水吸收的熱量

。吸=c水加A/=4.2xl()3j/(kg?℃)xlkgx(100℃-20℃)=3.36xl05J

由P—-可得養(yǎng)生壺在6min內(nèi)消耗的電能

t

W=P1100Wx6x60s=3.96><105J

由于其加熱效率為80%,故水吸收的熱量

Q=〃〃=80%x3.96xl05j=3.168x105j

比較。吸與。之間的關(guān)系，得出結(jié)論：水需要吸收的熱量。吸>。，故宣傳是不真實的

(4)當養(yǎng)生壺漏電時外殼帶電，人接觸外殼就有觸電的危險，由于兩腳插頭不能起保護作用，應該換成三腳

插頭更安全.

例2⑴不能

(2)斜面長s=2h=2x].5m=15m

電動機把材料從斜面底拉到斜面頂?shù)臅r間=-=15s

v1m/s

(3)材料重G=mg=1x103kgx10N/kg=lxlO4N

44

電動機做的有用功fFwa=G/z=lxl0Nx7.5m=7.5xl0J

電動機把材料從斜面底拉到斜面頂過程中做的總功

用總=P/=1.25xlO4Wxl5s=1.875x105j

斜面的機械效率〃=修?xl00%=-7-5x104J-x100%=40%

%1.875x105j

(4)電動機對材料的拉力/=以=1875x1()5j=125x1()4n>g

s15m

對材料施加的拉力大于材料的重力，并不省力，原因是受到斜面的摩擦力太大

實戰(zhàn)演練

1.(1)不變機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

解：(2)運輸車的質(zhì)量為23運輸車空載時自重：6車=加車g=2xl()3kgxiON/kg=2xlO4N

由2=,得，車箱裝滿牛奶后牛奶的質(zhì)量：

m牛奶=0憶=1.04x103kg/m3x5m3=5.2xl03kg

牛奶的重力：

G牛奶=加牛奶g=5.2xl()3kgxi0N/kg=5.2xl04N

運輸車裝滿牛奶后對地面的壓力：

尸j5=G總=6車+6牛奶=2X104N+5.2X104N=7.2X104N

運輸車裝滿牛奶后對地面的壓強

4

7.2x10N=9x104pa

P氣0.8m2

(3)鮮奶運輸車勻速行駛時所受牽引力

尸牽=/=0.03G總=0.03x7.2x104N=2.16x103N

運輸車做的有用功

少有用=尸牽s=2.16xl03Nxioxio3m=2.16x107J

由〃=%X100%得，柴油完全燃燒放出的熱量:

。成

。放=%=2-16xlQ7J=7.2x107J

〃30%

由。放=加4得，需要完全燃燒柴油的質(zhì)量：

放—7.2xlO7J

柴油——1n7T/1—L8kg

q柴油4.0xl07J/kg

2.(1)動費力【解析】(1)由圖可知，起重機鋼索下的那個滑輪隨著重物一起升降，因此是動滑輪；液壓

起重車的起重臂在使用時，液壓桿對起重臂的力為動力，重物對起重臂的拉力為阻力，不難發(fā)現(xiàn)，此時動

力臂小于阻力臂，是一個費力杠桿.

解：(2)由圖知,n=2f拉力端移動距禺

滑輪組的機械效率〃=/X1OO%=-X1OO%=@X1OO%=-X100%

沙總FsFnhnF

則電動機拉力/=互=-°—=4000N

nr/2x75%

⑶拉力做功

少=Fs=4000Nx2x2m=1.6xl04J

拉力做功的功率尸=*=1，6><1Q4J=400W

t40s

3.(1)自己(或吊箱)不變

【解析】看到大山離自己遠去，是以自己或吊箱為參照物；纜車在勻速上升過程中，人的質(zhì)量不變，速度

不變，所以人的動能不變.

【思路分析】

求解題干信息所用公式

(2)纜車從停車場運行到索道全長約1700米，只需6分鐘就可S

V=一

茱萸峰的平均速度以將游客從停車場送到茱萸峰t

高度差約680米,旅游旺季時的最大運W=Gh

W

(3)以最大運客量運行過客量為3000人/小時，索道以該狀態(tài)xlOO%

沙總

程中電動機的電功率運行時的效率約為60%.人的平均體重

w

p=—

取50kg,g取10N/kgt

j

解：(2)纜車運行的平均速度=6^y=4.72m/s

(3)由題可知纜車運行一趟在豎直方向上升的高度約為680m,最大運客量為3000人/小時，纜車以最大運

客量工作一小時對游客做的功用有=G*,h=3000mg〃=3000x50kgx10N/kgx680m=1.02x109J

由于運客量最大時，索道的效率約為60%,纜車這一小時消耗的總電能獷電=%=j-°2-°9j=1.7xlO9J

〃60%

電動機的電功率2=匕J7xiC」?472kW

t60x60s

(4)運行效率將減小.原因：纜車運行時每個纜車消耗的能量約等于有用功和克服自身重力所做的額外功之

和，因為在旅游淡季，纜車運行時會存在沒有滿載的情況，沒有滿載相比滿載的情況下，纜車所做的有用

功減小，額外功不變，故其運行效率會減小.

4.⑴/斷開

解：(2)當電熱足浴器處于正常加熱狀態(tài)時，由表可得足浴器的加熱功率P加熱=1210W

由尸=3得此時流過保險絲的電流/=J=5.5A

一,…一..........