初中物理能量利用效率试题

某白炽灯的电流与电压关系如图所示，白炽灯工作时灯丝要达到很高的温度才能发出白光。已知灯丝质量为 $1.5g$，比热容为 $c=0.14\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$。求：

（1）灯丝的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高的 ${2020}^{°}\text{C}$，需要多少热量？

（2）上述过程中，若电能转化为热能的效率为 $80\%$，则灯泡消耗的电能是多少？

（3）要将此灯改装为一个调光台灯接入家庭电路，需要串联一个变阻器，灯泡的功率调到 $15W$时，该变阻器接入电路的阻值应为多大？

为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为 $4.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，完全燃烧 $0.2\mathit{kg}$天然气放出的热量为　　 $J$；若这些热量的 $25\%$被 $12.5\mathit{kg}$、 ${30}^{°}\text{C}$的水吸收，能使水的温度升高到　　 ${}^{°}\text{C}$． $\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$

一个标准大气压下，将质量 $1.0\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到沸腾，水吸收的热量是　　 $J$．小明家天然气热水器的热效率是 $84\%$，他某次洗澡，耗水 $40\mathit{kg}$，自来水进热水器的温度是 ${24}^{°}\text{C}$，出热水器的温度是 ${40}^{°}\text{C}$，小明这次洗澡消耗天然气　　 $m^3$．已知水的比热容是 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值是 $3.2\times {10}^{7}J/m^3$。

截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为 $9.2\times {10}^{4}N$，经过的路程为 $1000m$，则牵引力所做的功为　　 $J$；若飞机发动机的效率为 $25\%$，在此过程中，消耗的汽油为　　 $\mathit{kg}$，这些汽油的体积为　　 $m^3$．（取汽油的密度 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，汽油的热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

额定功率为 $2\times {10}^{3}W$的家用电热水器，正常工作 $24\mathit{min}$消耗的电能为　　 $\mathit{kW}·h$，若这些电能的 $70\%$被水完全吸收，则能使体积为 $6L$、温度为 ${25}^{°}\text{C}$的水在一个标准大气压下升高　　 ${}^{\circ }\text{C}}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

额定功率为 $2\times {10}^{3}W$的家用电热水器，正常工作 $24\mathit{min}$消耗的电能为　　 $\mathit{kW}·h$，若这些电能的 $70\%$被水完全吸收，则能使体积为 $6L$、温度为 ${25}^{°}\text{C}$的水在一个标准大气压下升高　　 ${}^{\circ }\text{C}}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

用两只相同的电加热器，分别给相同体积的水和某种油加热，在开始和加热 $3\mathit{min}$时各记录一次温度，如下表所示。已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$． $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{油}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，加热的效率都为 $90\%$，油的末温没有达到它的沸点，下列说法正确的是 $($　　 $)$

加热时间 $\left(\mathit{min}\right)$	0	3
水的温度 ${(}^{°}\text{C})$	18	28
油的温度 ${(}^{°}\text{C})$	18	43

A．这种油的比热容为 $1.68\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$

B．这种油的比热容为 $2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$

C．因为这种油的密度比水小，所以它的比热容比水小

D．加热效率没有达到 $100\%$，是因为电加热器没有把电能全部转化为内能

2018年5月8日，全球首条智能轨道快运系统在湖南株洲试开通。该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池，电池容量为 $170\mathit{kW}·h$，满载时电耗为 $4\mathit{kW}·h/\mathit{km}$，最高运行速度为 $70\mathit{km}/h$。该电池充满电储存的能量与质量是　　 $\mathit{kg}$的汽油完全燃烧放出的热量相同；若列车满载匀速行驶电动机驱动列车的效率为 $75\%$，则列车匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是　　 $N$．（汽油的热值是 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

小辉家使用功率为 $1000W$的电热壶烧水，电热壶工作 $7\mathit{min}$所消耗的电能是　　 $J$；假设这些电能全部转化成内能后有 $80\%$被 ${20}^{°}\text{C}$的水吸收，那么可以烧开的水质量　　 $\mathit{kg}$【 ( c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} ，当地气压为一个标准大气压】

小李家使用的燃气热水器，将 $30\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${45}^{°}\text{C}$，消耗了 $0.15m^3$的天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $4\times {10}^{7}J/m^3$，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是 $($　　 $)$

A．水吸收的热量与水的末温成正比

B．水吸收的热量是 $3.15\times {10}^{5}J$

C．热水器的能量转化效率是 $52.5\%$

D．热水器的能量转化效率与环境温度无关

下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．功和能量的国际单位都是“焦耳”

B．电动机的能量转化效率比柴油机低

C．做功的过程一定有机械能转化为内能

D．要“绿色发展”就不能使用常规能源

一个额定功率为 $2000W$的电热水壶，连续加热 $210s$，可使壶内 $2\mathit{kg}$的水温度升高 ${45}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）此过程电流所做的功；

（2）此过程电热水壶的热效率。

一杯质量为 $150g$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水，吸热后温度升高到 ${30}^{°}\text{C}$，所吸收的热量是　　 $J$；所需的热量如果由效率为 $30\%$的天然气灶来提供，则需要消耗天然气　　 $d{m}^3$．（天然气的热值为 $4.0\times {10}^{7}J/m^3)$

某物理兴趣小组的同学，用煤炉给 $8\mathit{kg}$的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在 $4\mathit{min}$内完全燃烧了 $1.4\mathit{kg}$的煤，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，煤的热值约为 $3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，求：

（1）经过 $4\mathit{min}$时间加热，水所吸收的热量。

（2）煤炉烧水时的热效率。

一台四冲程汽油机，其中　　冲程将机械能转化为内能；已知所用汽油的热值是 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，完全燃烧 $2g$汽油所释放的内能是　　 $J$，若热机效率为 $40\%$，燃烧 $2g$汽油转化的机械能是　　 $J$，若此机械能全部用于发热，能使质量 $1\mathit{kg}$的水，温度升高　　 ${}^{°}\text{C}$，（此空结果保留1位小数），已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$