初中物理能量利用效率试题

在一次课外活动中，小华同学对家里的电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表所示：

观察对象	有关记录	研究活动
电磁炉 铭牌	U额＝220V P额＝1kW	①用电磁炉加热一壶水（水的质量m＝2kg，初温t0＝30℃） ②关闭家里其它用电器．只将该电磁炉接入电路烧水，观察到电能表表盘在5min内转了150r,最后测得水的温度 t＝50℃
电能表 铭牌	220V           10(40)A[ 50Hz  2000r/kW·h[

 
请你根据小华同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：
（1）水所吸收的热量；【水的比热容c_水=4.2×10³J/（kg·℃）】
（2）电磁炉的实际功率；
（3）对比电磁炉的铭牌说明与第（2）问的计算结果，你发现什么问题？你认为可能是什么原因？（说出一种即可）
（4）电磁炉烧水的效率．

某电热水壶部分参数，额定电压 $220V$，额定功率模糊不清，容积 $1L$，加热效率 $90\%$，在额定电压下，将满壶水从 ${10}^{°}\text{C}$加热至沸腾（在1标准大气压下），用时 $5\mathit{min}$，则水吸收的热量是　　 $J$，电热水壶的额定功率是　　 $W$． $\left[C_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

完全燃烧多少酒精可以放出8.4×10⁴J的热量？若这些热量全部被质量为0.4kg、温度为20℃的水吸收，则水的温度升高到多少摄氏度？
[q_酒精＝3.0×10⁷J/kg；c_水＝4.2×10³J/(kg·^oC)]
37.已知某太阳能热水器的数据如下表：

真空管直径×长度	70mm×1800mm	规格/支管	15
外形尺寸	1840mm×1597mm×1765mm	保温层/mm	60
水箱容量/L	150	采光面积/m^2	2.1

已知我市向着阳光的地方每平方的面积在1h内得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J.若每天接受太阳能的时间以8h计算，正常情况下一天内该热水器能把初温为20℃的一箱水加热到60℃，则：
（1）水箱内的水共吸收多少热量？
（2）该热水器的效率多大？

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•℃）

如图是家庭、宾馆常用的电热水壶，袭中列出了其部分技术参数．

(1)电热水壶正常工作时的电流是多少?
(2)电热水壶正常工作时，用6min就能将整壶水烧开，如果水吸收的热量是3.24×10⁵J，则该电热水壶的效率是多少?
(3)有关电热水壶的安全使用，有下列几种说法，其中不正确的是       (填序号)．
①电热水壶不用时，应拔下电源插头；②当壶体和基座被弄脏时，放进清水中清洗；③电热水壶工作时，身体不可靠近壶嘴；④注入水时，水位不超过电热水壶的最高水位线

黄河小浪底水利枢纽工程具有防洪、发电、调沙等多项功能。如图为黄河小浪底水力发电站，下列说法正确的是（　　）

A．	按照能源分类，水能是可再生能源
B．	水力发电机的工作原理是电磁感应
C．	水从高处下落的过程中，动能转化为重力势能
D．	随着科技发展，水电站的能源利用率可达100%

如下表及图所示，是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图，该电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内的温控开关S₀控制）。求：

（1）当开关S闭合，开关S₀断开时，饮水机的功率是多大？
（2）保温电阻R₂的阻值是多少？
（3）若正常工作时，该电热器加热的效率为70％，将满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时间？（C_水=4.2×10³J/kg·℃）

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。

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

小明用酒精灯将质量为 $100g$ 、初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热到 ${90}^{°}\text{C}$ （未沸腾），共燃烧了 $7g$ 酒精 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\blacksquare }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，酒精的热值为 $q=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$ 。则下面说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $14\%$
B．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $14\%$
C．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{7}J$ ，效率为 $1.4\%$
D．	水吸收的热量是 $2.94\times {10}^{4}J$ ，效率为 $1.4\%$

如图20是某电蒸锅的内部简化电路图,R ₁、R ₂均为发热电阻,R ₁的阻值为484Ω,加热档功率为1200 W。用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75℃,需要的时间为375 s,已知c _水=4. 2×10 ³J/(kg●℃)。

求:

(1) 保温档的功率。

(2)电阻R ₂的阻值。

(3)电蒸锅的加热效率。

小明家新买来一台容积为 $80L$的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为 $40L$，“出水温度”设置为 ${40}^{°}\text{C}$后，开始加热。当水温达到 ${40}^{°}\text{C}$时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是 ${20}^{°}\text{C}$，加热前天然气表的示数为 $129.96m^3$，停止加热后变为 $130.06m^3$，天然气的热值 $q_{\mathit{天然气}}=4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $1L={10}^{-3}{m}^3$．求：

（1）水箱中水的质量；

（2）水箱中水吸收的热量；

（3）该热水器的热效率。

当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将 $8^{°}\text{C}$、 $100L$水加热到 ${38}^{°}\text{C}$．请解答： $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）太阳能属于　　能源？（选填“一次”或“二次” $)$

（2）热水器中水的质量是多少？

（3）在此过程中，水吸收了多少热量？

（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为 $4.2\times {10}^{7}J$，则该热水器的效率是多少？

有一额定功率为 $2000W$的电热水器，内装 $20\mathit{kg}$的水，通电后持续正常加热 $25\mathit{min}$，水的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${50}^{°}\text{C}$。已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）水吸收的热量；

（2）电热水器的热效率。

我国汽车保有量在迅速增长，截至2013年，我国处于使用状态的汽车数量已突破1亿辆．每辆汽车每年耗油1.8吨，汽车内燃机的效率平均取值30%．如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约燃油      t，相当于煤炭      t（煤油的热值为4.6×10⁷J/kg，煤炭的热值为3.0×10⁷J/kg）．