第十四章微專題二能量轉化的效率的計算初中物理（人教版）九年級全一冊

微專題二能量轉化的效率的計算【專題歸納】類型一：燃氣熱水器

例1：(2023年廣安市)小紅一家到某基地露營時，用火爐將質量為2kg、初溫為20℃的水加熱到60℃，燃燒了100g木炭.已知水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，木炭的熱值q＝3.36×107

J/kg.求：(1)水吸收的熱量.(2)該火爐燒水的熱效率.

解：(1)水吸收的熱量為

Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(60℃－20℃)＝3.36×105

J. (2)木炭完全燃燒放出的熱量為

Q放＝m木炭q＝100×10-3kg×3.36×107J/kg＝3.36×106J， 該火爐燒水的熱效率為類型二：太陽能熱水器

例2：如圖所示為某家庭太陽能熱水器，陽光照射時，平均每小時吸收6×106

J的太陽能，若熱水器吸收7h的太陽能，可以使質量100kg的水溫度升高50℃.求：[已知水的比熱容c水＝4.2×103

J/(kg·℃)，天然氣的熱值q＝3.5×107

J/m3](1)水吸收的熱量.(2)該太陽能熱水器的效率.

(3)若這些水吸收的熱量由天然氣來提供，假設天然氣完全燃燒放出的熱量全部被水吸收，則需要多少立方米的天然氣？解：(1)水吸收的熱量為Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J.(2)每天獲得的太陽能為E＝6×106

J/h×7h＝4.2×107

J，則太陽能熱水器的效率為(3)由Q放＝Vq得需要天然氣的體積為類型三：燃油汽車

例3：(2023年呼和浩特市，改編)小軍同學周末和家人乘坐越野汽車去郊游，車和人的總質量為2.4t，他們先在一段可近似看成水平直線的柏油路上勻速行駛50km，用時50min，消耗汽油以相同功率，繼續(xù)在一段可近似看成水平直線的沙土路上，以25km/h的速度勻速行駛12min后到達目的地.已知汽油的熱值為4.6×107

J/kg.求：(1)汽車在柏油路上勻速行駛時速度的大小.(2)汽車在柏油路上勻速行駛時的機械效率.(3)汽車在沙土路上勻速行駛時受到阻力的大小.解：(1)汽車在柏油路上勻速行駛時的速度為(2)汽車在柏油路上行駛時受到的阻力為汽車勻速行駛時，牽引力與受到的阻力是一對平衡力，根據二力平衡條件可知，汽車的牽引力為F牽＝f＝2.4×103N，汽車在柏油路上勻速行駛時牽引力所做的有用功為W＝F牽s1＝2.4×103N×50×1000m＝1.2×108J，消耗的汽油完全燃燒放出的熱量為Q放＝mq＝10kg×4.6×107J/kg＝4.6×108J，汽車在柏油路上勻速行駛時的機械效率為(3)汽車的功率為

根據題意可知，汽車在沙土路上勻速行駛時的功率與在柏油路上的功率相同，由P＝Fv得汽車在沙土路上勻速行駛時汽車的牽引力為根據二力平衡條件可知，汽車在沙土路上勻速行駛時受到阻力為f′＝F牽′＝5760N.【專題訓練】

1.(2023年聊城市)高能聚合油是一種安全、清潔、可再生的新型環(huán)保燃料.某次用高能聚合油灶具將10kg的水從25℃加熱到100℃.已知水的比熱容是4.2×103

J/(kg·℃)，高能聚合油的熱值約為4.2×107

J/kg.求：

(1)這些水吸收的熱量.(2)若該高能聚合油灶具燒水的熱效率為75%，則燃燒了多少千克高能聚合油？

解：(1)水吸收的熱量為

Q吸

＝cm(t－t0)＝4.2×103

J/(kg·℃)×10kg×(100℃－25℃)＝3.15×106

J.太陽照射時間/h10裝水量/kg100吸熱板面積/m22.5水升高的溫度/℃50水的比熱容/[J·(kg·℃)-1]4.2×103太陽輻射功率/[J·(m2·h)-1]1.68×1062.太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，如表是小明家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關信息.其中太陽輻射功率是指1h內投射到1m2

吸熱板上的太陽能.求：(1)水在10h內吸收的熱量.

(2)如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少立方米的天然氣？(天然氣的熱值為8.4×107

J/m3，假設天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收)(3)該太陽能熱水器的能量轉化效率.解：(1)水吸收的熱量為Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J.(2)由題知天然氣燃燒需放出熱量為Q放＝Q吸＝2.1×107J，由Q放＝Vq得，需要天然氣的體積為(3)10h太陽能熱水器吸收的太陽能為Q總＝1.68×106J/(m2·h)×2.5m2×10h＝4.2×107J，該太陽能熱水器的能量轉化效率為

3.(2023年蘭州市)一輛燃油汽車沿平直公路勻速行駛了108km，所用時間為1h，消耗汽油10kg，汽車在行駛過程中所受阻力恒為1380N(q汽油＝4.6×107J/kg).求：(1)汽車行駛的速度.(2)牽引力的功率.(3)汽車發(fā)動機的效率.

解：(1)汽車行駛的速度為

(2)汽車沿平直公路勻速行駛，受力平衡，根據二力平衡條件可知，牽引力F＝f＝1380N，牽引力做的功為