初中物理能量利用效率试题

如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：

额定功率	1000W
自重	5N
与桌面接触面积	200cm ^2

（1）装入水后水壶对桌面的压强；

（2）水吸收的热量；

（3）此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃），g＝10N/kg]

小明用燃气灶把质量为12kg初温为20℃的水加热到100℃，燃烧掉0.42m³的天然气，则燃烧的天然气放出的热量是　     　J，燃气灶的热效率是　     　。（天然气的热值是3.2×10⁷J/m³）

如图所示是某太阳能热水器，水容量为100L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×10 ⁶J，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m ²，每天日照时间按8h计算，若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×10 ³J/（kg•℃），水的密度为1.0×10 ³kg/m ³]，求：

（1）热水器中水的质量；

（2）一天内热水器中的水吸收的热量；

（3）热水器在冬季的效率。

如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图，电炖锅上有1000W和400W两档功率，挡位可自动调节，其工作过程是：按下开关，自动选择1000W档将汤煮至100℃，然后自动跳至400W档进行保温慢炖，设汤的初温为20℃，质量为3kg，汤的比热容为4.0×10³J/（kg•℃）。求：

（1）若电炖锅将汤从初温加热至100℃耗时20min，在此过程中汤吸收的热量是多少？电炖锅的效率是多少？

（2）R₁的阻值是多少？

（3）电炖锅进入保温慢炖时，开关S会自动跳至“a”或“b”哪个位置？试说明理。

已知焦炭的热值为q＝3.0×10⁷J/kg，0.14kg的焦炭完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量的25%被温度为25℃的水吸收，则能使多少质量的水温度升高到75℃？c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）

委内瑞拉安赫尔瀑布是世界上最高的瀑布，也叫做丘伦梅鲁瀑布，瀑布总落差可达到979m．如果水下落时重力做功的50%转变为水的内能，则质量为m的水从该瀑布顶端下落到底端温度升高了多少℃？（计算结果保留到小数点后一位）

在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与　   　相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过　　的方式改变了水的内能。

（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？

额定容量	$2.0L$
额定电压	$220V$
额定功率	$2000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时 $7\mathit{min}$。已知烧水时气压为1个标准大气压， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，则该电热水壶的加热效率为多少？

（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。请利用所学的物理知识进行解释。

豆浆机主要由电动机和电热管组成。下表为某型号豆浆机的主要技术参数。如图是用豆浆机在额定电压下做一次豆浆的过程中电热管和电动机的 $P-t$图象。

额定容量	$1L$
额定电压	$220V$
电动机的额定功率	$120W$
电热管的额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）豆浆机中电热管和电动机是　并联　（选填“串联”或“并联” $)$关系，电动机将电能转化为　　能。

（2）豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是多少？（结果保留两位小数）

（3）豆浆机正常工作，做一次豆浆消耗的电能是多少？

（4）豆浆机正常工作时，若在第一个加热阶段消耗的电能有 $87.5\%$被豆浆吸收，则能使额定容量的豆浆温度升

高多少？ $[$豆浆的比热容取 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度与水相同， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$． $]$

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　白炽灯泡

白炽灯泡的灯丝是由金属钨制作的，其灯丝发光时温度可达 ${2000}^{°}\text{C}$左右。为防止灯丝在高温下氧化，在制作灯泡时要抽真空，在制作大功率灯泡时，还要把灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了防止灯丝在高温下升华。

白炽灯泡工作时，电能转化为光能的效率较低，因此逐渐被节能灯和 $\mathit{LED}$灯所替代。

（1）由于钨的　 　较高，所以用钨制作灯丝；

（2）灯泡内充入稀有气体氦等，主要是为了　　；

（3）白炽灯泡逐渐退出市场，是由于　　。

混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以 $50\mathit{km}/h$ 的速度匀速行驶了 $0.5h$ ，同时蓄电池的电能增加了 $5.4\times {10}^{7}J$ ，求：

（1）汽车牵引力做的功；

（2）若所用燃料的热值是 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，测试过程中消耗 $8\mathit{kg}$ 的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3）内燃机工作时转化成电能的效率。

如图的四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．“试弓定力”中弓的重力与秤砣的重力是一对平衡力

B．“赶稻及菽“中牛拉犁的力大于犁拉牛的力

C．“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上可加快纸中水分升华

D．“炒蒸油料”中在同一灶台上同时炒和蒸可提高能源利用率

如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数，当电热水壶正常工作时，求：

额定电压	$220V$
频率	$50\mathit{Hz}$
额定功率	$1000W$
容量	$1.5L$

（1）电热水壶的电阻；

（2）将一壶水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，水吸收的热量 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$；

（3）若加热一壶水所需时间为 $10\mathit{min}$，电热水壶的热效率。

若家用天然气的热值为 $4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。

（1）完全燃烧 $0.04m^3$天然气放出的热量是多少？

（2）若某新型天然气灶烧水的效率为 $40\%$，完全燃烧 $0.04m^3$天然气可使室温下 $5\mathit{kg}$的水温度升高多少？

某燃气热水器工作时，燃烧产生热量的功率为 $20\mathit{kW}$ ，水温升高 ${25}^{°}\text{C}$ 时，每分钟出水量为 $10L$ ．此时 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1） $1\mathit{min}$ 内水吸收的热量；

（2）热水器的效率。

用电热水壶把 $1\mathit{kg}$ 的水从 ${25}^{°}\text{C}$ 加热到 ${100}^{°}\text{C}$ ，消耗的电能为 $3.6\times {10}^{5}J$ ．求： $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（1）这壶水加热到 ${100}^{°}\text{C}$ 需吸收的热量 $Q$ ；

（2）该电热水壶的效率 $\eta$ 。