中考物理一轮复习专题练习——机械能转化为电能效率问题计算题专练(有答案)

1、机械能 转化为 电能 效率 问题 计算题 专练（有答案）1 风能是清洁环保的可再生能源，风力发电日益受到人们的重视如图，某风力发电机工作时，通过叶片旋转面积的风力的功率P 风 3000v（其中3v为风速） 若风速 10m/s，则发电机1h 输出的电能约960kW?h，求：9（ 1）发电机的输出功率；（ 2）发电机的发电效率答案： （ 1） 9.6× 105W（ 2） 32%（ 1）发电机的输出功率：P输 W 960kW?h/1h=960kW=9.6 × 105W；（ 2）若风速10m/s，则风力的功率：P风 3000v3 3000×（10） 3W 3×

2、106W，发电机P5的发电效率： 输 × 100% 9.6 10 W × 100% 32%P风3 106W2我国的水力资源非常丰富，尤其西南地区，今年刚刚又在四川建成一座水电站该水电站是在某河流上游修建了120m 高的拦河大坝，每分钟有200m3的水从高处自由落下冲击水轮机，已知水轮机到上游水面的落差为100m，水轮机与大坝内侧底部约在同一水平面上求：1）拦河大坝的内侧底部受到的水的压强；2）水从高处自由落下时，重力每分钟做的功；3）如果水的机械能有75转化为电能，该水电站的发电功率；90 ，某城市用4）如果该水电站通过远距离向某城市供电，两条输电导线的电阻为220V，则该

3、水电站送电电压大约是多少伏？ 答案： （ 1） 106 Pa（ 2） 2.5 106W （ 3） 15110V 或 15000V试题分析：（1）拦河大坝的内侧底部受到的水的压强：P 水 gh 1.0 103kg/m3 10N/ kg（2）重力每分钟做的功：W 水 Vgh 1.0 103kg/m3 200m3W电（3）由 W电 =W ，P电电 得，P电100m 106 Pa10N /kg 100m 2 108J2 108J 0.75=2.5 106W60sP电（4）依题意，U 电 R线U用 ，即 U 2 220U 2.25 108 0，解之得U 15110V 或15000V3我国的水力资源非常丰

4、富，尤其西南地区，今年刚刚又在四川建成一座水电站该水电站是在某河流上游修建了120m 高的拦河大坝，每分钟有200m3的水从高处自由落下冲击水轮机，已知水轮机到上游水面的落差为100m，水轮机与大坝内侧底部约在同一水平面上g=10N/kg ， 水 =1.0× 103kg/m3求：（ 1）拦河大坝的内侧底部受到的水的压强是多少？（ 2）水从高处自由落下时，重力每分钟做的功是多少_？（ 3）如果水的机械能有60%转化为电能，则该水电站的发电功率是多少？（ 4）如果该水电站通过远距离向某城市供电，两条输电导线的总电阻为51.1， 某城市用电电压为220V，则该水电站送电电压大约是多少？答案

5、： 1× 106pa2× 108J2× 106W10220V（ 1）拦河大坝的内侧底部受到的水的压强：p 水 gh 1.0× 103kg/m 3× 10N/kg × 100m 1× 106Pa； （ 2）由m 可得， m 水 水 V 1.0× 103kg/m 3× 200m3 2× 105kg，WGh m 水gh2×105kg×10N/kg × 100m2×108J，（3）W 电 60%W60%× 2×108J1.28× 10

6、8J， P 电 W电 1.2 10 J 2× 106W； （ 4）两条输电导线看做是一个电阻，某城 t 60s市用电电压看做一个灯泡，因此可以看出一个电阻和一个灯泡的串联电路，如图所示：该水电站送电电压为U， 则电路中电流IP电 ， 电阻两端电压:UR （ P电 ）RP电× 51.12 10 W × 51.1，则该水电站送电电压U UR+U 灯 ，即 U 2 10 W × 51.1+220V ，解得U 10220V4 某山区有一小型水电站，每分钟有60 m3的水从高处落下冲击水轮机。水轮机与上游水位的落差是50m。 ( g取 10 N/kg )求：(1)

7、水从高处落下时，重力每分钟做了多少功？(2)若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是多少？答案： (1)3× 107 J； (2)3.5× 105W(1)每分钟落下水的重力GmgVg1×103kg/m3×60m3×10N/kg 6×105N每分钟重力做的功W Gh 6× 105 N× 50m 3× 107J重力每分钟做功3× 107J。(2)每分钟得到的电能W 电 W有用 W 3× 107 J× 70% 2.1× 107J，水电站的发电功率P W电 2.1

8、 10 J 3.5× 105 Wt 60s水电站的发电功率3.5× 105 W。答： (1)水从高处落下时，重力每分钟做了3× 107J的功；(2)若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是3.5× 105W。5桂林着力打造广西风电基地，预计到“十二五”期末，全市建成的风电装机容量达到 100 万千瓦。如图，风力发电即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机，每片风叶质量为6t，长为40m。下表给出了1kg空气在不同风速下速度（）与动能（E）的关系：（空气密度取1.2kg/m 3）（ 1）当风速为6m/s 时

9、 , 每千克空气具有的动能是多少焦耳？（ 2） 如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2× 105J的电能，则1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克的煤产生的能量？（一年工作时间按 3000h 计算，煤的热值为3× 107J/kg）（ 3）当风速为10m/s 时 , 若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供3.8× 105J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？答案： （ 1） 30J（ 2） 4.32× 107kg（ 3） 12.6试题分析：（ 1） 由表格中的数据可知，6m/s 时 , 每千克空气具有的

10、动能是30J。1000 台 这 样 的 风 力 发 电 机年获得的电能1000Pt 103 1.2 105W3 103 3.6 103s1.296 1015J，需要完全燃烧煤的质量151.296 1015J3 107 J/kg4.32 107 kg 。每秒钟通过风轮的空气质mVSL 1.2kg/m 3 3.14 402m2 10m/s1s 6.0288 104kg，空气的动能W动6.0288 104 kg 50J/kg3.0144 106J，它将风能转化为电能的效率W电3.8105JW动3.0144 106J12.6 。考点：动能电能热值能量转化的效率6 某山区有一小型水电站，每分钟有60 m

11、3的水从高处落下冲击水轮机水轮机与上游水位的落差是50 m请问：(1)水从高处落下时，重力每分钟做了多少功(g取 10 N/kg)?(2)若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是多少？(3)在 (2)的条件下，若输电电压为10000 V， 则输电电流是多少？若输电线的总电阻为0.5，则输电线上每分钟产生的热量是多少？答案：(1) 3× 107 J (2) 3.5× 105 W (3) 36750 J( 1)根据题意知道，每分钟下落水的重力是：G=mg=Vg=1× 103 kg/m 3 × 60m3× 10N/kg=6 × 1

12、05 N ，故每分钟重力做的功是：W=Gh=6× 105 N× 50m=3× 107 J；( 2)每分钟得到的电能是：W 有 =W =3× 107 J× 70%=2.1× 107 J，水电站的发电功率是：P W有 / t 2.1× 107J/60s 3.5× 105W；( 3)输电电流是：I P/U 3.5× 105W/10000V 35A，输电线每分钟产生的热量是：Q=I2 Rt=( 35A) 2 × 0.5?× 60s=36750J7阅读下列材料，并解答问题：现代人提倡“低碳生活”

13、，某公司发明了一种走路时能发电并充电的鞋子充电鞋，这种鞋的后跟鞋装有一个小型涡轮发电机行走时利用脚跟下落时对鞋跟的下压力压缩鞋跟做功，使小型涡旋转发电，并能给手机、MP3等充电如图所示，是一名质量为60kg的成年人走路时提起脚跟的示意图，O 点是脚尖与鞋底面的接触点，F1为人抬脚时提起脚跟的力，F2的大小等于人的体重，OA=20cm ，AB=5cm 每次脚跟下落时，脚跟对鞋跟的下压力F 为 F1 的 1.2倍，并向下压缩鞋跟0.5cm若人步行时平均步距为50cm，充电鞋发电并充电的效率为15%利用充电鞋给标有“3.6V 1000mAh”耗尽电能的手机电池充电，人至少要行走多远的距离？(1000

14、mAh 是 1000mA的电流供电时能持续工作1h)答案：1.5× 104m由杠杆平衡条件求出力F1，然后求出脚跟对鞋跟的压力F，然后由W=Fs 求出脚落地一次所做的功；求出给电池充满电需要的能量，求出给电池充满电人需要做的总功，然后求出人行走的距离人的重力G=mg=60kg × 10N/kg=600N ，由题意知：F2=G=600N ， OB=OA+AB=20cm+5cm=25cm ，由杠杆平衡条件得：F1OB=F 2OA，即：F1× 25cm=600N× 20cm,则 F1=480N ，脚跟对鞋跟的压力F=1.2F1=1.2× 480N=576N ，人落脚一次压力F 所做的功：W1=Fs=576N