近年中考中，效率已不再局限于机械效率，凡是涉及到能量的转移或转化，都会涉及到效率问题。在能量的转移（或转化）中，转移（或转化）之后的能量与转移（或转化）之前的能量的比值就是效率。认真完成下面的习题，就可掌握效率问题的解题方法。
要点：η = W有用/W总 = P有用/P总 一、光热转换效率
1、我们生活的佳木斯地区，到了冬季，因日照时问短，太阳能热水器中的水达不到所需温度，为此人们研制了太阳能、电能两用热水器．小宇家最近就安装了一台这样的两用热水器，如图所示，铭牌如下：
（1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时需要吸收多少热量？-33
（1L=10m）
（2）小宇将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为热能）
（3）在上述（2）情况下，加热器正常工作实际用了3小时，则此热水器的效率为多少？
（4）仅就太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？（写出一条即可）
2、太阳能热水器是利用太阳能来对水加热的一种设备。小明同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10米高的屋顶上，现需要将初温为10℃80kg的水，加热到60℃，则：（g取10N/kg）
（1）把这些水从地面送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？ （2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？
（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热，其电辅助加热设备的功率为1500W，热效率是70%，若不计热损失，加热这些水需要多长时间？
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3、简易太阳能热水器的受光面积1 .4m ,内装50kg水，太阳每分钟辐射到1m面积
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上的热量是8×10J,如果60％的热量被水吸收, （1）太阳能是 能源（填“一次”或“二次”）、优点 ，它是在太阳内部，氢原子核发生 （填“裂变”或“聚变”），释放出的核能。
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（2）20℃的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？（水的比热容是4.2×10J/(kg·℃)）
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二、光电转化效率
1、用“长征三号”发射的某航天器，它的一部分光电池板面积S =8m，正对太阳能
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产生U =120 V的电压，为工作舱提供I =10A的电流.若太阳光照射处每1m面积上获得
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的太阳辐射功率P0=1.0×10W，试估算该光电池的光电转换效率η 是多少？
2、同学们中考完后打算泛舟东湖，放松心情。东湖某种游艇是以太阳能为动力，不仅节约能源而且无污染，它的关键技术部件是光电转换板，此板接受太阳光的面积是8米，当板正对太阳光时能够产生120伏的电压，游艇上的自动装置使光电转换板始终与阳光垂直，向电动机提供10安的强大电流。电动机线圈的直流电阻是4欧，太阳光垂直照射到单位面积上的辐射功率为1．0×l0瓦／米。根据以上信息，求：
（1）光电转换板为电动机提供的功率？ （2）光电转换板的效率？
（3）电动机把电能转化为机械能的效率？
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三、热机转换效率
1、一辆汽车匀速行驶，速度为90km/h，匀速时阻力为920N，其发动机效率为30%，
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汽油热值为4.6×10J/kg。求：（1）发动机的功率？（2.3×10W；2.76×10J；20Kg）
（2）汽车匀速行驶300km做多少功？ （3）匀速行驶300km消耗多少汽油？
2、汽车在行驶中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率。某型号轿车的有关数据如下表。(某标号汽油的热值约为4.5×73310J／kg，密度约为0.7×10kg／m)
求： (1)若轿车以100km／h的速度匀速行驶1h，则轿车消耗了多少千克的汽油? (2)若轿车发动机的效率是30％，当轿车以100km／h的速度匀速行驶时，发动机的
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实际功率是多少瓦特? （4.2kg；1.575×10W）
3、现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。 （1）汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量。电动汽车是未来汽车的发展方向，它的发动机是利用 原理制成的。
（2）某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J／kg，每次做功耗油0.2g。
① 汽油机一个工作循环对活塞做功多少J？
② 若每次做功过程中汽油的90％完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是多少J？
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四、电热转换效率
1、将一个标有“220V 400W”字样的“热得快”插入体积为0.5升、初温为20℃的水中，此时由于是用电高峰，实际电压为210V，在标准大气压下经过9分10秒将水加热至沸腾，求“热得快”烧水时的热效率（不计电阻值随温度的变化）。
2、为了解决老师们在办公时的饮水问题，学校新进了一批台式温热饮水机，其铭牌如下表所示。右图是饮水机的简化电路图，S是用感温材料制成的温控开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝。请计算：
（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2）正常工作时，该饮水机将热水罐中0.6kg、18℃的水加热到93℃，用时6min。则该饮水机的加热状态时热效率为多少？
（3）如果要使R2在保温状态时的功率是加热时的功率的一半，R1和R2的比值是多少？
s
R2 R1 U
3、一家用电热水器的铭牌如下表所示。 梅花牌全自动电热水器 型号：THP2-12D 容量：12L 额定功率：2KW 类别：防触电保护一类 额定电压：220V 净重：22Kg 出厂时间：年月日 编号：2003031000 甲
乙
根据铭牌所提供的信息。解答下列问题：
（1）为了安全起见，该电热水器使用的插座应选用图中的哪一个？
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（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻多大？ （3）将该电热水器装满水加热，使水温有20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？
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[C水=4.2×10J/（Kg·℃）]
（4）若电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，则第（3）问中的加热过程需要多长时间？
五、电力转换效率
1、一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V,工作电流为10A，效率为80％.电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是车重的0.1倍，则此电瓶车匀速行驶100m所用的时间为多少？
2、随着科学技术的发展，电动自行车是目前较为时尚的代步工具。某厂生产的一种自行车，其主要参数如下表所示： 车人质量m 电池 充电 电动机 电动机效车速 率 6m/s 骑行里程 80kg 36V10Ah 6-8h 36V180W 表中“36V 10Ah”指的是输出电压为36V，工作电流与工作时间乘积为10A每小时。如果电动自行车在平直公路上行驶时所受阻力f与行驶速度v 和自行车队对地面压
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力N（N的大小等于mg)成正比，即f=kmgv，其中k=5.0×10s/m，g取10N/kg。求：
（1）该电动自行车正常行驶时的电流多大，一次充电可行驶多长时间？ （2）自行车匀速行驶时有用功功率多大？效率是多少？
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（3）自行车电动机还配有功率为P=80W的低速档，当自行车在平直公路上以此低速档匀速行驶时，其速度为多大？（设效率不变）（注意：阻力随速度大小而改变）
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六、综合练习
1．现代社会，垃圾处理受到各国政府的高度重视。我国当前一般采用“填埋”的垃圾处理办法，但最好的办法应该是垃圾发电。2007年，广州花巨资引进挪威一家公司的垃圾发电技术，日处理垃圾能力达2000吨，平均焚烧1吨垃圾相当于燃烧0.5吨无烟煤（无烟煤的热值为3×107J/kg）。
（1）说说垃圾发电优于垃圾填埋的理由（说出一条理由即可）。
（2）如果该垃圾发电厂日输出电能为1.5×106kW·h。计算该厂的垃圾发电设备在发电的全程中的能量转化效率。
（3）如果一个家庭每天有2盏50瓦的日光灯各正常工作5小时，则该厂日发电量（1.5×106kW·h）能供多少这样的家庭照明用电一个月（一个月按30天计算）。
2．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器．请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算．
(1)太阳能是________能源(填“可再生”或“不可再生”)．太阳的巨大能量来自于太阳内部的_________反应．
(2)小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量?与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电?【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×10J／(kg·℃)】
(3)该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式．(用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据)
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3．2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题．如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为
P=1400W．如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光
照射5h，那么：
（1）一箱水需要吸收的热量是多少？ （2）热水器上集热器的面积至少要多大？
4、某学校为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离)
(1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明.
(2)该水泵连续正常抽水1h，把水抽高了50m，水泵对水做了多少功？此时水泵的效率是多少？ (g取10N/kg)
型号 ZGD 吸程 20m 频50Hz 流8m3/h 量率扬程 50m 电压220V 功1.5kW 绝缘E级 率
5、湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：(g取10N／kg)(1)提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强．(2)提升时绳子自由端的速度．(3)拉力F的功率．(4)此滑轮组的机械效率．
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6、第41届世界博览会于2010年5月1日至10月31日在我国上海举行，世博会的主题是“城市，让生活更美好” ．在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V， 额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：
（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能． （2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．
（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？
7、如图所示，要把一个质量是450kg的贵重物品A沿水平地面移动
1 00m，为保护该物品，工人把它放在一个质量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动，直至终点。(提示：滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)
(1)在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多少? (2)计算拉力F做的总功是多少焦耳?
(3)在拉力F做功的过程中，机械效率是多少?
8、2008年1月2日我国第一个风力发电机组在三门峡落成。发电机组连同底座共重80t．中间的钢柱高61.5米．底部直径4米。与
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主机连在一起的3片“风叶”，每片长37．5米．面积约为20m。
(1)发电机底座对地面的压强为多少?(g取10N／kg)
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(2)若平均风速为6m／s，空气的密度为1.29kg／m，则每秒钟吹到每个叶片上的空气的质量为多少?
(3)一期工程计划安装17台总功率为1500千瓦的风力发电机组．预计每年(按360天计算)并网电量为多少千瓦时？与燃煤发电相比．每年可节约标准煤多少吨?(燃煤发电的效率为36%,标准煤的热值
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为3×10J／kg)?
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