河南省2024年中考物理熱點(diǎn)備考重難：效率類綜合應(yīng)用題（課后練習(xí)）

效率類綜合應(yīng)用題

典例精講

例1中國(guó)人煮茶最講究“火候”二字，如圖甲所示的養(yǎng)生壺是大家非常喜歡的小電器，有加熱和保溫兩個(gè)功

能.小莉?qū)︷B(yǎng)生壺做了調(diào)查研究：養(yǎng)生壺的部分參數(shù)如表所示.其加熱部分的簡(jiǎn)化電路如圖乙所示.

額定電壓(7=220V

額定功率/W保溫440加熱1100

R7]R

(1)養(yǎng)生壺工作時(shí)是利用工作的.

(2)尺2阻值是多少？

(3)小莉在網(wǎng)上查看產(chǎn)品宣傳：此養(yǎng)生壺6min可把1L、初溫為20℃的水煮沸，無需久等，額定電壓下工

作時(shí)，加熱效率為80%.請(qǐng)計(jì)算說明此宣傳是否真實(shí).[已知當(dāng)?shù)貧鈮簽?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,c水=4.2x103J/(kg」C),

水=1.0xl()3kg/nP]

(4)細(xì)心的小莉發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的養(yǎng)生壺部分為二腳插座，請(qǐng)從安全用電角度提點(diǎn)建議.

例2(2022河南黑白卷)在河南鄭州黃河國(guó)家博物館建設(shè)中，需要利用電動(dòng)機(jī)把質(zhì)量為1t的材料沿與水平

地面成30。夾角的斜坡以1m/s的速度勻速從底部拉上坡頂.如圖所示，已知斜坡高度為7.5m,電動(dòng)機(jī)的輸

出功率為12.5kW.(g取10N/kg)

⑴使用斜面(選填“能”或“不能”)省功.

(2)把材料從斜面底拉到斜面頂所用的時(shí)間是多少？

(3)把材料拉上斜面頂?shù)倪^程中斜面的機(jī)械效率是多少？

(4)請(qǐng)你通過計(jì)算說明，使用該斜面達(dá)到了省力目的嗎？原因是什么？

對(duì)材料施加的拉力大于材料的重力，并不省力，原因是受到斜面的摩擦力太大

實(shí)戰(zhàn)演練

1.(2022河南逆襲卷)如圖所示是一輛質(zhì)量為2t的鮮奶運(yùn)輸車，車以72km/h的速度在平直公路上勻速行駛

時(shí)受到的阻力為其總重的0.03倍.車箱的容積為5nP,車輪與地面總接觸面積為0.8m2.牛奶的密度是

1.04x103kg/m3.(g取10N/kg,柴油的熱值q柴油=4.0x107j/kg).求：

(1)汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)在水平路面上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車所受摩擦力；發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化

情況是.

(2)裝滿牛奶后，運(yùn)輸車對(duì)地面的壓強(qiáng)；

(3)運(yùn)輸車滿載行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為30%,勻速行駛10km,需要消耗柴油多少千克?

2.如圖是液壓起重車的示意圖.使用時(shí)液壓桿將起重臂頂起，同時(shí)通過與鋼索連接的電動(dòng)機(jī)工作，可將重物

吊起到需要的地方.(不計(jì)繩重和摩擦阻力)

(1)如圖所示/處的滑輪是滑輪，液壓桿頂起起重臂的過程中，該起重臂可看作一個(gè)杠桿.

(2)當(dāng)起重臂在如圖位置穩(wěn)定后，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)將重為6000N的物體用一定的速度勻速吊起，此時(shí)滑輪組的機(jī)

械效率是75%,則電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼索的拉力為多少？

(3)電動(dòng)機(jī)將重為6000N的物體用一定的速度勻速吊起2m,用時(shí)40s,拉力做功的功率為多少？

3.(2022河南預(yù)測(cè)卷)河南省焦作云臺(tái)山景區(qū)索道已經(jīng)投入運(yùn)行，如圖所示，已知索道全長(zhǎng)約1700米，高度

差約680米.只需6分鐘就可以將游客從停車場(chǎng)送到茱萸峰.旅游旺季時(shí)的最大運(yùn)客量為3000人/小時(shí)，索道

以該狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的效率約為60%.人的平均體重取50kg,g取10N/kg.

(1)人坐纜車上山過程中看到腳下的大山遠(yuǎn)離自己而去，這是以為參照物，纜車勻速上升過程中人

具有的動(dòng)能(選填“變大”“變小”或“不變”).

(2)纜車從停車場(chǎng)運(yùn)行到茱萸峰的平均速度為多少？(保留兩位小數(shù))

(3)以最大運(yùn)客量運(yùn)行過程中電動(dòng)機(jī)的電功率為多少？

(4)在旅游淡季，索道不能載滿游客，則運(yùn)行效率如何變化？說出你的理由.

4.小明家新買了一臺(tái)電熱足浴器，其簡(jiǎn)化電路原理圖如圖18所示，當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫控開關(guān)S2可

自動(dòng)切換至保溫狀態(tài)，尺1、&是發(fā)熱電阻(阻值不受溫度的影響)，主要參數(shù)如下表.[水的比熱容為c水=4.2x103

J/(kg-℃)]

⑴由電路圖可知接線柱(選填'"或如’)接的是火線.當(dāng)開關(guān)Si閉合后，加熱一段時(shí)間，水溫達(dá)到

設(shè)定值，S2(選填“斷開”或“閉合”)，熱水器進(jìn)入保溫狀態(tài).

額定電壓220V

加熱功率1210W

保溫功率220W

容積7L

(2)求電熱足浴器處于正常加熱狀態(tài)時(shí)流過保險(xiǎn)絲的電流.

(3)用此足浴器將5kg的水從20℃加熱到40℃用時(shí)500s,求水吸收的熱量.

(4)小明發(fā)現(xiàn)加熱時(shí)間比平時(shí)用時(shí)長(zhǎng)，他認(rèn)為可能是當(dāng)時(shí)的實(shí)際電壓低于額定電壓，經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn)實(shí)際電壓

是200V,則該過程中電熱足浴器的加熱效率是多少？

參考答案

典例精講

例1(1)電流的熱效應(yīng)

⑵⑶【思路分析】

求解題干信息所用公式

養(yǎng)生壺的額定電壓U=220V

(2)0的阻值加熱擋的額定功率為1100W

R

保溫?fù)醯念~定功率為440W

m

氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p——

V

水的初溫為20℃

(3)計(jì)算說明此W=Pt

水的體積為1L

宣傳是否真實(shí)Q=cmAt

養(yǎng)生壺的加熱時(shí)間6min

〃=以X100%

額定電壓下工作時(shí)，加熱效率為80%w

解：(2)當(dāng)開關(guān)S、Si閉合后，只有電阻后工作，由尸可得，此時(shí)功率最大，處于加熱擋

Ri的阻值

R-=(220V)2

=44Q

P加熱1100W

當(dāng)開關(guān)S閉合、Si斷開時(shí)，養(yǎng)生壺處于保溫?fù)?/p>

電路總電阻

U(220V)2

Rw=~^-==110Q

“尸保溫440W

&的阻值

R2=R總一KI=110Q—44Q=66Q

(3)由可得水的質(zhì)量

3333

m=p水1.0x10kg/mxlxio^m=1kg

水吸收的熱量

。吸=c水加A/=4.2xl()3j/(kg?℃)xlkgx(100℃-20℃)=3.36xl05J

由P—-可得養(yǎng)生壺在6min內(nèi)消耗的電能

t

W=P1100Wx6x60s=3.96><105J

由于其加熱效率為80%,故水吸收的熱量

Q=〃〃=80%x3.96xl05j=3.168x105j

比較。吸與。之間的關(guān)系，得出結(jié)論：水需要吸收的熱量。吸>。，故宣傳是不真實(shí)的

(4)當(dāng)養(yǎng)生壺漏電時(shí)外殼帶電，人接觸外殼就有觸電的危險(xiǎn)，由于兩腳插頭不能起保護(hù)作用，應(yīng)該換成三腳

插頭更安全.

例2⑴不能

(2)斜面長(zhǎng)s=2h=2x].5m=15m

電動(dòng)機(jī)把材料從斜面底拉到斜面頂?shù)臅r(shí)間=-=15s

v1m/s

(3)材料重G=mg=1x103kgx10N/kg=lxlO4N

44

電動(dòng)機(jī)做的有用功fFwa=G/z=lxl0Nx7.5m=7.5xl0J

電動(dòng)機(jī)把材料從斜面底拉到斜面頂過程中做的總功

用總=P/=1.25xlO4Wxl5s=1.875x105j

斜面的機(jī)械效率〃=修?xl00%=-7-5x104J-x100%=40%

%1.875x105j

(4)電動(dòng)機(jī)對(duì)材料的拉力/=以=1875x1()5j=125x1()4n>g

s15m

對(duì)材料施加的拉力大于材料的重力，并不省力，原因是受到斜面的摩擦力太大

實(shí)戰(zhàn)演練

1.(1)不變機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

解：(2)運(yùn)輸車的質(zhì)量為23運(yùn)輸車空載時(shí)自重：6車=加車g=2xl()3kgxiON/kg=2xlO4N

由2=,得，車箱裝滿牛奶后牛奶的質(zhì)量：

m牛奶=0憶=1.04x103kg/m3x5m3=5.2xl03kg

牛奶的重力：

G牛奶=加牛奶g=5.2xl()3kgxi0N/kg=5.2xl04N

運(yùn)輸車裝滿牛奶后對(duì)地面的壓力：

尸j5=G總=6車+6牛奶=2X104N+5.2X104N=7.2X104N

運(yùn)輸車裝滿牛奶后對(duì)地面的壓強(qiáng)

4

7.2x10N=9x104pa

P氣0.8m2

(3)鮮奶運(yùn)輸車勻速行駛時(shí)所受牽引力

尸牽=/=0.03G總=0.03x7.2x104N=2.16x103N

運(yùn)輸車做的有用功

少有用=尸牽s=2.16xl03Nxioxio3m=2.16x107J

由〃=%X100%得，柴油完全燃燒放出的熱量:

。成

。放=%=2-16xlQ7J=7.2x107J

〃30%

由。放=加4得，需要完全燃燒柴油的質(zhì)量：

放—7.2xlO7J

柴油——1n7T/1—L8kg

q柴油4.0xl07J/kg

2.(1)動(dòng)費(fèi)力【解析】(1)由圖可知，起重機(jī)鋼索下的那個(gè)滑輪隨著重物一起升降，因此是動(dòng)滑輪；液壓

起重車的起重臂在使用時(shí)，液壓桿對(duì)起重臂的力為動(dòng)力，重物對(duì)起重臂的拉力為阻力，不難發(fā)現(xiàn)，此時(shí)動(dòng)

力臂小于阻力臂，是一個(gè)費(fèi)力杠桿.

解：(2)由圖知,n=2f拉力端移動(dòng)距禺

滑輪組的機(jī)械效率〃=/X1OO%=-X1OO%=@X1OO%=-X100%

沙總FsFnhnF

則電動(dòng)機(jī)拉力/=互=-°—=4000N

nr/2x75%

⑶拉力做功

少=Fs=4000Nx2x2m=1.6xl04J

拉力做功的功率尸=*=1，6><1Q4J=400W

t40s

3.(1)自己(或吊箱)不變

【解析】看到大山離自己遠(yuǎn)去，是以自己或吊箱為參照物；纜車在勻速上升過程中，人的質(zhì)量不變，速度

不變，所以人的動(dòng)能不變.

【思路分析】

求解題干信息所用公式

(2)纜車從停車場(chǎng)運(yùn)行到索道全長(zhǎng)約1700米，只需6分鐘就可S

V=一

茱萸峰的平均速度以將游客從停車場(chǎng)送到茱萸峰t

高度差約680米,旅游旺季時(shí)的最大運(yùn)W=Gh

W

(3)以最大運(yùn)客量運(yùn)行過客量為3000人/小時(shí)，索道以該狀態(tài)xlOO%

沙總

程中電動(dòng)機(jī)的電功率運(yùn)行時(shí)的效率約為60%.人的平均體重

w

p=—

取50kg,g取10N/kgt

j

解：(2)纜車運(yùn)行的平均速度=6^y=4.72m/s

(3)由題可知纜車運(yùn)行一趟在豎直方向上升的高度約為680m,最大運(yùn)客量為3000人/小時(shí)，纜車以最大運(yùn)

客量工作一小時(shí)對(duì)游客做的功用有=G*,h=3000mg〃=3000x50kgx10N/kgx680m=1.02x109J

由于運(yùn)客量最大時(shí)，索道的效率約為60%,纜車這一小時(shí)消耗的總電能獷電=%=j-°2-°9j=1.7xlO9J

〃60%

電動(dòng)機(jī)的電功率2=匕J7xiC」?472kW

t60x60s

(4)運(yùn)行效率將減小.原因：纜車運(yùn)行時(shí)每個(gè)纜車消耗的能量約等于有用功和克服自身重力所做的額外功之

和，因?yàn)樵诼糜蔚?，纜車運(yùn)行時(shí)會(huì)存在沒有滿載的情況，沒有滿載相比滿載的情況下，纜車所做的有用

功減小，額外功不變，故其運(yùn)行效率會(huì)減小.

4.⑴/斷開

解：(2)當(dāng)電熱足浴器處于正常加熱狀態(tài)時(shí)，由表可得足浴器的加熱功率P加熱=1210W

由尸=3得此時(shí)流過保險(xiǎn)絲的電流/=J=5.5A

一,…一..........