中考物理效率计算问题分析[文档资料]

中考物理效率计算问题分析 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 在初中物理学习中，学生认识了一些简单的机械，并用实验得出任何机械在使用过程中都有一定的效率。在热学上也存在着一定的效率，就是热机效率。当然生活中也存在着其他的各种效率，究其原因是在能量的转化和转移过程中不可能被全部利用，总有一部分损失掉。无论如何，能量的总量是不变的，在分析问题时，我们先确定总能量，然后再明确真正利用了多少能量，也就是能量的转化率或能量的转移率。在近几年的中考中这类问题 频繁的出现，题型主要为选择和填空，在计算题中也很容易出现，本文就其几类问题进行分类解析，以供参考。 一、做功中的机械效率 例 1 在使用一滑轮组时将一个 100N 的物体吊起上升了l0m，绳子自由端被拉上 50m。求所用拉力的大小。 解析：本题是人利用滑轮组提升重物的问题，人利用滑轮组对物体做功，所以要克服物体重力做的功为有用功，拉力 F 做的功为总功。 解： h=10m G=100N S=50m 由 S=nh 得 n=5 所以有 5 条绳子来承担重物 所以 F=0.2G=20N 当然本题只是求解了拉力，也可以再加一问，计算机械效率，这就要求计算出有用功，总功等一系列的问题。 二、燃料燃烧类 例 2 一学校用锅炉给学生供开水，将质量是 200 千克的水在一个标准大气压下烧开，共计用了 6 千克的无烟煤。无烟煤的热值为 34000000J/kg。求： （ 1） 锅炉中的水吸收了多少的热量？ （ 2） 无烟煤完全燃烧完所放出的热量？ （ 3） 用这个锅炉的效率为多少？ 解析：本题计算的过程中可以看出水吸收的热量由燃烧无 烟煤来提供，水吸收的热量可以用吸热公式来计算，因为水的初温已知，质量和比热容也已知，只有末温度没有直接给出，但是在一个标准大气压下水烧开后的温度为 100 摄氏度，而无烟煤完全燃烧放出的热量又可以计算得知，此锅炉的效率等于水吸收的热量除以燃烧无烟煤放出的热量。 例 3 某锅炉效率为 40%，内装 500L 温度为 20 的水，要把这些水烧开，不计其他热损失，需要燃烧多少千克无烟煤？无烟煤的热值为 34000000J/kg。（一个标准大气压下） 解析：由水的体积可以计算出水的质量，又由水的初温度和末温度及 比热容可以计算出水总共吸收的热量，题目中很明显地给出无其他损失，由锅炉的利用率就可得出无烟煤完全燃烧放出的热量（水吸收的热量除以 40%），在这里利用了热效率的问题，起到了间接利用热效率计算大型计算题的作用。最后用热效率是可以计算出需要的无烟煤的质量，也就是放出的热量除以无烟煤的热值。 例 4 为了适应我省建设 “ 绿色经济强省 ” 战略目标的需要，定西城区二环路以内的城市居民生活不能用蜂窝煤作燃料，全部使用煤气提高燃料利用率。一个三口之家烧蜂窝煤平均每月消耗煤 70kg。 （ 1）一家庭月消耗煤完全燃 烧时放出的热量？ （ 2）蜂窝煤炉的热效率均为 20%。求一个家庭月烧煤散失的热量？ 解析：本题是一道环保型的题目，提倡使用清洁能源，减少对环境的污染，主要讲到了三口之家在一个月内使用蜂窝煤作燃料完全放出的热量，由题目得知一个月消耗的蜂窝煤的质量，又已知煤的热值，就可以算出完全燃烧放出的热量。第（ 2）问蜂窝煤的热效率为 20%，则有 80%的热量散失掉了，也就是总热量的 80%散失掉了，这样就求出了一个家庭月烧煤散失的热量。 三、热水器类 例 5 国产 165 型单缸四冲程汽油机的汽缸 直径为 65毫米，活塞冲程长 55毫米，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 9.58105 帕，飞轮的转速是 1500 转 /分。 （ 1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）？ （ 2）如果满负荷工作时每分钟消耗 15克汽油，这种汽油机把内能转化为机械能效率是多少？（汽油的燃烧值为4.6107 焦 /千克） 解析：由气缸直径可以求得活塞面积，由做功冲程燃气的压强可得燃气作用在活塞上的压力，又已知活塞冲程长度，便可求得每个做功冲程燃气所做的功，进而根据飞轮的转速，则可求得此汽油机做 功的功率。本题还是相对比较难，学生主要是想不到对应的物理情景，求第（ 1）问中的做功的功率，先计算出活塞表面所受的压力，要计算功率，就从功率的定义出发，单位时间内物体所做的功，时间为一分钟，在力的方向上移动的距离也可以用路程等于速度乘以时间，计算压力的时候用到了压强的定义式，将它变形，压力等于压强乘以受力面积。第（ 2）问内能转化为机械能的那部分为对机器做的有用功，而燃料完全燃烧放出的热量等于质量乘以热值。有用功除以完全放出的热量，就是该热机的效率。 四、电动机做功类 例 6 一台拖拉机的发动机 是四汽缸、四冲程的柴油机，汽缸的直径为 95mm，活塞冲程为 127mm，第三冲程中气体作用在活塞上的平均压强是 196N/cm2，飞轮的转数是1200r/min，这台发动机的功率是多少瓦？ 解析：柴油机和汽油机一样，需连续经历四个冲程才完成一次做功的循环，即连续的四个冲程中，只有一个冲程是做功的，且在此四个冲程中，曲轴旋转两周，即飞轮也就旋转两周。本题中，由飞轮的转数可以求出单位时间内做功冲程的次数，再求出每个做功冲程燃气所做的功，便可求出其功率了。设活塞面积为 S，冲程长度为 l。可以算出燃气对活塞的压 力 F=pS=19671N=1.39104N 每个做功冲程内，燃气对活塞所做的功为 W1=Fl=1.391040.127J=1764J 由于发动机有四个气缸，则曲轴每转一周有两个气缸经历做功冲程，故每分钟发动机内燃气做功的次数为 n=21200=2400故得每分钟内燃气所做的总功为W=nW1=24001764J=4.2336l06J 则此内燃机的功率为 P=W/t=4.2336106/60W=7.056104W 这台发动机的功率是7.056104W 。 通过上面的