專題05電能與機械能的轉(zhuǎn)化模型-【常考必刷】2022中考物理?？加嬎泐}(能量的轉(zhuǎn)化效率問題專題)之經(jīng)典模型培優(yōu)練習(原卷版+解析)

專題05電能與機械能的轉(zhuǎn)化模型1．共享汽車有助于緩解交通堵塞，且節(jié)能環(huán)保，已在許多城市中投入使用。共享汽車在某次行駛過程中，牽引力的功率保持1500W不變，以54km/h的速度沿直線勻速行駛了10km。（1）求共享汽車牽引力所做功的大??；（2）行駛過程中消耗了0.8kW·h的電能，求共享汽車的效率。（結(jié)果保留一位小數(shù)）2．為了節(jié)能環(huán)保，唐老師開始騎電動自行車上班（如圖甲所示），如表是他與電動自行車的有關數(shù)據(jù)。求：（1）老師在其中一段平直公路上做勻速運動時，該段路程運動的s—t圖像如圖乙所示，則電動自行車行駛速度為多少？（2）行駛時，車輪與地面接觸的總面積為4×10-3m2，則老師騎車時，電動自行車對地面的壓強為多大？（3）在該段路程行駛過程中，受到的阻力與時間關系如圖丙所示，請求出電動自行車前進90m牽引力做功是多少？（4）該車在15s內(nèi)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？人的質(zhì)量m人/kg電動自行車質(zhì)量m車/kg行駛時電動機平均功率P/W60202003．如圖所示，2021年5月22日，“祝融號”火星車安全到達火星表面，在某次觀測時，“祝融號”的質(zhì)量為240kg，先用50s時間將車體重心升高1m，然后用1h的時間在一段平直火星面AB上勻速直線行駛了36m，在AB上行駛消耗了1.08×104J的電能。已知“祝融號”將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為60%；物體在火星表面上的重力是地球表面上的，地球表面上g取10N/kg。求：（1）“祝融號”在AB段上運動的速度；（2）車體重心升高1m的過程中，克服重力做的功和功率；（3）“祝融號”在AB上勻速直線行駛時所受的阻力。4．近兩年麗江街頭出現(xiàn)大量的電動汽車和電動公交車，以及隨處可見的兩輪自動平衡電動車，電動車因其節(jié)能、環(huán)保而受到人們的青睞，如圖所示，兩輪自動平衡電動車做為一種新興的交通工具備受年輕人的喜愛，如表是某型號兩輪自動平衡電動車的主要參數(shù)，請通過計算解答下列問題：整車質(zhì)量20kg鋰電池電壓60V鋰電池容量10A?h（1）鋰電池充滿電后能儲存多少焦耳的電能？（2）鋰電池充滿電后，質(zhì)量為50kg小夏騎著兩輪自動平衡電動車在平直路面上勻速行駛進行測試，最多行駛27km電能恰好耗盡，假設受到的平均阻力是總重力的0.1倍，求此過程中兩輪自動平衡電動車的工作效率是多少？（3）在小夏騎行兩輪自動平衡電動車的過程中，為確保安全，請你對他提出兩條合理的建議。5．如圖甲所示是某公司研發(fā)的電動無人智能配送車，質(zhì)量為400kg，在水平路面上勻速行駛時受到的阻力是車重的0.05倍，圖乙所示是配送車某次在平直路面上運動的速度與時間圖象，配送共運動8min，在第5min時剛好到達全程的中點。（g取10N/kg）。則：（1）配送車0~5min內(nèi)的平均速度是多少？（2）配送車勻速行駛時牽引力做的功是多少？（3）若該配送車電池充滿電后存儲2.5×107J電能，行駛時將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，則充滿電后配送車在水平路面上能勻速行駛的路程是多少？6．電動汽車是綠色環(huán)保型交通工具，它的特征是噪聲小、無廢氣排放。如圖是焦作市某景區(qū)電動觀光車，該車技術參數(shù)如表所示?？蛰d質(zhì)量空載時輪胎與水平面的總接觸面積電動機的額定輸入功率810kg1000cm25kW（1）觀光車靜止在水平地面上，空載時對地面的壓強是多少？（g取10N/kg）（2）觀光車的電動機以額定輸入功率勻速直線行駛10min消耗多少電能？（3）在題（2）條件下，觀光車受到牽引力為400N，運動路程為6km該過程中牽引力做多少功？電動機的效率是多少？7．小明家利用天然氣灶燒水，把質(zhì)量為1kg、20℃的水燒開（在標準大氣壓下）。（1）在此過程中水需要吸收多少熱量？（2）若天然氣的熱值為1.4×108J/kg、效率是60%，則燒水時消耗天然氣多少克？（3）用額定功率是1000W的電熱壺在220V額定電壓下，燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則通電時間是多少？8．以北京冬奧會為契機，圍繞“帶動三億人參與冰雪運動”的目標，冰雪運動在我國的覆蓋面不斷擴大，下表是某滑雪場魔毯（如圖所示）的相關數(shù)據(jù)，某次魔毯以額定功率運行，有100人在魔毯上（設每名游客總重為800N）：魔毯型號PF-4M電機額定功率60kW一次運行升降高度120m輸送速度1.5m/s輸送距離300m工作電壓380V（1）求魔毯將這些人輸送到山頂所需時間；（2）求魔毯的工作電流和消耗的電能（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；（3）請計算魔毯的輸送效率。9．被部分外國留學生評為中國新四大發(fā)明之一的共享單車為人們的出行帶來了便利。近幾年，許多公司又陸續(xù)推出了如圖所示的電動共享單車。使用前要先對車上的蓄電池充電；騎行時蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力。下表是某電動自行車的一些主要技術參數(shù)：整車整車質(zhì)量M40kg最大噪聲≤62dB最高車速vm≤36km/h輪胎承受最大壓強pm2×105Pa蓄電池電壓U50V容量Q10A·h電動機額定電壓U050V電動機效率η80%額定功率P0250W上表中電池容量C是指放電電流與放電時間的乘積。若小明的質(zhì)量m=60kg，騎著電動自行車在平直的公路上勻速行駛，受到的阻力為總重的k=0.02倍，g取10N/kg。求：（1）電動自行車蓄電池充電一次最多可儲存的電能E；（2）電動自行車以額定功率行駛時的工作電流I0；（3）小明騎著充滿電后的電動自行車以最高車速行駛的時間t。10．如圖所示為最新無人駕駛電動巴士，已在旅游景區(qū)投入使用，其使用多塊鋰電池供電，一塊鋰電池的參數(shù)為“60V50Ah”。求：（1）一塊鋰電池滿電時存儲多少焦耳的電能？（2）該電動巴士電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，一塊鋰電池充滿電后最多可輸出多少機械能？（3）若上述機械能由效率為30%的內(nèi)燃機提供，則需消耗多少千克的燃油？（q燃油=4×107J/kg）專題05電能與機械能的轉(zhuǎn)化模型1．共享汽車有助于緩解交通堵塞，且節(jié)能環(huán)保，已在許多城市中投入使用。共享汽車在某次行駛過程中，牽引力的功率保持1500W不變，以54km/h的速度沿直線勻速行駛了10km。（1）求共享汽車牽引力所做功的大??；（2）行駛過程中消耗了0.8kW·h的電能，求共享汽車的效率。（結(jié)果保留一位小數(shù)）【答案】（1）106J；（2）34.7%【詳解】解：（1）共享汽車沿直線勻速行駛的距離為s=10km=10000m速度為v=54km/h=15m/s牽引力的功率P=1500W，牽引力做功為（2）共享汽車行駛過程中消耗的電能為W總=0.8kW·h=0.8×3.6×106J=2.88×106J共享汽車的效率為答：（1）共享汽車牽引力所做的功為106J；（2）行駛過程中消耗了0.8kW·h的電能，共享汽車的效率為34.7%。2．為了節(jié)能環(huán)保，唐老師開始騎電動自行車上班（如圖甲所示），如表是他與電動自行車的有關數(shù)據(jù)。求：（1）老師在其中一段平直公路上做勻速運動時，該段路程運動的s—t圖像如圖乙所示，則電動自行車行駛速度為多少？（2）行駛時，車輪與地面接觸的總面積為4×10-3m2，則老師騎車時，電動自行車對地面的壓強為多大？（3）在該段路程行駛過程中，受到的阻力與時間關系如圖丙所示，請求出電動自行車前進90m牽引力做功是多少？（4）該車在15s內(nèi)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？人的質(zhì)量m人/kg電動自行車質(zhì)量m車/kg行駛時電動機平均功率P/W6020200【答案】（1）6m/s；（2）2×105Pa；（3）1800J；（4）60%【詳解】解：（1）老師做勻速直線運動，由圖乙可得速度大小為（2）行駛時，車對地面的壓力為車對地面的壓強為（3）由圖丙可知行駛過程中阻力f=20N，車是勻速行駛，所以行駛過程中牽引力為F=f=20N則電動自行車前進90m牽引力做功是（4）行駛時電動機平均功率P=200W，所以15s內(nèi)消耗的電能是電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是答：（1）電動自行車行駛速度為6m/s；（2）老師騎車時，電動自行車對地面的壓強為2×105Pa；（3）電動自行車前進90m牽引力做功1800J；（4）該車在15s內(nèi)消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是60%。3．如圖所示，2021年5月22日，“祝融號”火星車安全到達火星表面，在某次觀測時，“祝融號”的質(zhì)量為240kg，先用50s時間將車體重心升高1m，然后用1h的時間在一段平直火星面AB上勻速直線行駛了36m，在AB上行駛消耗了1.08×104J的電能。已知“祝融號”將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為60%；物體在火星表面上的重力是地球表面上的，地球表面上g取10N/kg。求：（1）“祝融號”在AB段上運動的速度；（2）車體重心升高1m的過程中，克服重力做的功和功率；（3）“祝融號”在AB上勻速直線行駛時所受的阻力?！敬鸢浮浚?）；（2），；（3）180N【詳解】解：（1）“祝融號”在AB段上運動的速度（2）車體重心升高1m的過程中，克服重力做的功為克服重力做的功率為（3）有用的機械能為“祝融號”在AB上勻速直線行駛時牽引力為由于勻速行駛，所受的阻力答：（1）“祝融號”在AB段上運動的速度為；（2）車體重心升高1m的過程中，克服重力做的功為，克服重力做的功率為；（3）“祝融號”在AB上勻速直線行駛時所受的阻力為180N。4．近兩年麗江街頭出現(xiàn)大量的電動汽車和電動公交車，以及隨處可見的兩輪自動平衡電動車，電動車因其節(jié)能、環(huán)保而受到人們的青睞，如圖所示，兩輪自動平衡電動車做為一種新興的交通工具備受年輕人的喜愛，如表是某型號兩輪自動平衡電動車的主要參數(shù)，請通過計算解答下列問題：整車質(zhì)量20kg鋰電池電壓60V鋰電池容量10A?h（1）鋰電池充滿電后能儲存多少焦耳的電能？（2）鋰電池充滿電后，質(zhì)量為50kg小夏騎著兩輪自動平衡電動車在平直路面上勻速行駛進行測試，最多行駛27km電能恰好耗盡，假設受到的平均阻力是總重力的0.1倍，求此過程中兩輪自動平衡電動車的工作效率是多少？（3）在小夏騎行兩輪自動平衡電動車的過程中，為確保安全，請你對他提出兩條合理的建議。【答案】（1）2.16×106J；（2）87.5%；（3）減速慢行，不要闖紅燈，右側(cè)行駛【詳解】解：（1）鋰電池充滿電后能儲存的電能W=UIt=60V×10A×3600s=2.16×106J（2）人和車的總重力G總=(m車+m人)g=(50kg+20kg)×10N/kg=700N平均阻力f=0.1G總=0.1×700N=70N因為電動車勻速直線運動，所以受平衡力，牽引力等于阻力，所以牽引力做功W有=Fs=70N×2.7×104m=1.89×106J工作效率（3）為確保安全，建議：減速慢行，不要闖紅燈，右側(cè)行駛等。答：（1）鋰電池充滿電后能儲存2.16×106的電能；（2）此過程中兩輪自動平衡電動車的工作效率是87.5%；（3）為確保安全，建議：減速慢行，不要闖紅燈，右側(cè)行駛等。5．如圖甲所示是某公司研發(fā)的電動無人智能配送車，質(zhì)量為400kg，在水平路面上勻速行駛時受到的阻力是車重的0.05倍，圖乙所示是配送車某次在平直路面上運動的速度與時間圖象，配送共運動8min，在第5min時剛好到達全程的中點。（g取10N/kg）。則：（1）配送車0~5min內(nèi)的平均速度是多少？（2）配送車勻速行駛時牽引力做的功是多少？（3）若該配送車電池充滿電后存儲2.5×107J電能，行駛時將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，則充滿電后配送車在水平路面上能勻速行駛的路程是多少？【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】解：（1）配送車5~8min內(nèi)的時間為如圖乙所示，配送車5~8min內(nèi)做勻速直線運動，速度為，則5~8min內(nèi)的路程為在第5min時剛好到達全程的中點，即配送車0~5min內(nèi)的距離與5~8min的距離相同，則配送車0~5min內(nèi)的平均速度為（2）在水平路面上勻速行駛時受到的阻力與牽引力相等，則牽引力為配送車勻速行駛時牽引力做的功為（3）充滿電后配送車在水平路面上能勻速行駛所做的有用功為充滿電后配送車在水平路面上能勻速行駛的路程為答：（1）配送車0~5min內(nèi)的平均速度是；（2）配送車勻速行駛時牽引力做的功是；（3）充滿電后配送車在水平路面上能勻速行駛的路程是。6．電動汽車是綠色環(huán)保型交通工具，它的特征是噪聲小、無廢氣排放。如圖是焦作市某景區(qū)電動觀光車，該車技術參數(shù)如表所示?？蛰d質(zhì)量空載時輪胎與水平面的總接觸面積電動機的額定輸入功率810kg1000cm25kW（1）觀光車靜止在水平地面上，空載時對地面的壓強是多少？（g取10N/kg）（2）觀光車的電動機以額定輸入功率勻速直線行駛10min消耗多少電能？（3）在題（2）條件下，觀光車受到牽引力為400N，運動路程為6km該過程中牽引力做多少功？電動機的效率是多少？【答案】（1）8.1×104Pa；（2）3×106J；（3）2.4×106J，80%【詳解】解：（1）空載時觀光車對地壓力F=G=mg=810kg×10N/kg=8100N對地壓強（2）消耗的電能W電=Pt=5000W×10×60s=3×106J（3）牽引力做功W牽=Fs=400N×6×103m=2.4×106J電動機的效率答：（1）空載時對地面的壓強是8.1×104Pa；（2）觀光車的電動機以額定輸入功率勻速直線行駛10min消耗3×106J的電能；（3）該過程中牽引力做2.4×106J的功，電動機的效率是80%。7．小明家利用天然氣灶燒水，把質(zhì)量為1kg、20℃的水燒開（在標準大氣壓下）。（1）在此過程中水需要吸收多少熱量？（2）若天然氣的熱值為1.4×108J/kg、效率是60%，則燒水時消耗天然氣多少克？（3）用額定功率是1000W的電熱壺在220V額定電壓下，燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則通電時間是多少？【答案】（1）3.36×105J；（2）4克；（3）400s【詳解】解：（1）在此過程中水需要吸收熱量（2）天然氣完全燃燒釋放的熱量為燒水時消耗天然氣的質(zhì)量（3）燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則消耗的電能為通電時間是答：（1）在此過程中水需要吸收熱量為；（2）燒水時消耗天然氣為4g；（3）通電時間是400s。8．以北京冬奧會為契機，圍繞“帶動三億人參與冰雪運動”的目標，冰雪運動在我國的覆蓋面不斷擴大，下表是某滑雪場魔毯（如圖所示）的相關數(shù)據(jù)，某次魔毯以額定功率運行，有100人在魔毯上（設每名游客總重為800N）：魔毯型號PF-4M電機額定功率60kW一次運行升降高度120m輸送速度1.5m/s輸送距離300m工作電壓380V（1）求魔毯將這些人輸送到山頂所需時間；（2）求魔毯的工作電流和消耗的電能（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；（3）請計算魔毯的輸送效率?！敬鸢浮浚?）200s；（2）157.9A，1.2×107J；（3）80%【詳解】解：（1）由題可知，輸送距離為300m，輸送速度為1.5m/s。則魔毯將這些人輸送到山頂所需的時間是（2）魔毯的工作電壓為380V，電機額定功率為60kW，則魔毯的工作電流為消耗的電能為W=Pt=60kW×200s=60000W×200s=1.2×107J（3）魔毯做的有用功為W有=nGh=100×800N×120m=9.6×106J魔毯的輸送效率為答：（1）求魔毯將這些人輸送到山頂所需時間是200s；（2）求魔毯的工作電流是157.9A和消耗的電能為1.2×107J；（3）請計算魔毯的輸送效率是80%。9．被部分外國留學生評為中國新四大發(fā)明之一的共享單車為人們的出行帶來了便利。近幾年，許多公司又陸續(xù)推出了如圖所示的電動共享單車。使用前要先對車上的蓄電池充電；騎行時蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力。下表是某電動自行車的一些主要技術參數(shù)：整車整車質(zhì)量M40kg最大噪聲≤62dB最高車速vm≤36km/h輪胎承受最大壓強pm2×105Pa蓄電池電壓U50V容量Q10A·h電動機額定電壓U050V電動機效率η80%額定功率P0250W上表中電池容量C是指放電電流與放電時間的乘積。若小明的質(zhì)量m=60kg，騎著電動自行車在平直的公路上勻速行駛，受到的阻力為總重的k=0.02倍，g取10N