初中物理能量利用效率试题

下图甲为某电热水器的原理图（其铭牌如下表），其中低压控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，电源电压U₁恒为6V．热敏电阻R和高压工作电路中的三只电阻R₁、R₂、R₃均置于储水箱中．已知R₁＝33Ω、R₂＝66Ω、R₃＝154Ω、U₂＝220V．当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通．

储水箱额定水量	55kg
额定电压	220V
加热功率	2200W

（1）当衔铁位于图甲所示位置时，高压工作电路中的总电阻为         Ω，此时电路处于       （选填“加热”或“保温”）状态．
（2）当电热水器在加热状态下正常工作时，给满水箱中的水加热，使其从25℃升高到45℃，需用时50min.求此加热过程中：
①水吸收的热量；
②电热水器的加热效率．【水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）】   
（3）热敏电阻中允许通过的最大电流I₀＝15mA，其热敏电阻R随温度变化的规律如图乙．为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作，保护电阻R₀的阻值至少为多大?

人们利用发电机把天然存在的各种形式的能转化为电能．为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些天然资源的地方，但是用电的地方往往很远，因此需要输送线路把电能输送到远方. 为了将甲地的电能输送到乙地，在甲、乙两地间架设了两根等长的输电线，两根输电线的总长度为L，且单位长度输电线的电阻为r．已知位于甲地的两根输电线间的电压为U，输送电能的功率为P，则通过输电线的电流等于__________，该输电线路输送电能的效率为______________。

2014年2月在CCTV10“我爱发明”中对“水刀”的威力进行了探究，“水刀”是指超高压水切割，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭”，对切割表面产生很大的压强。工业上常用“水刀”来切割大理石、牛皮、钢板等坚硬物体。下面是某高压水切割机技术参数：

型号	压强（Pa）	喷嘴横截面积 (m^2)	排量 （L/min）	油泵电机功率 （kW）	电源 （V）
2230	3×10^8	50×10^-8	2.7	22.5	380

⑴高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的   。
⑵若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？
⑶高压水流1分钟做功多少? 
⑷钢锯条在锯木头时锯条会发热, 有同学联想到水流在切割物体时也会导致水温升高,假如水流在切割过程中机械能的80%转化成水的内能,则水温将升高多少℃ ?

一家用电热水器的铭牌如下表所示，已知C_水=4.2×10³J/(kg℃)，

幸福牌全自动电热水器
容积：12L	型号：XF2014-78K
净重：22kg	类别：防触电保护Ⅱ
额定功率：2kw	编号：201400985
额定电压：220V	出厂日期：2014年3月16日

根据铭牌所提供的信息，回答下列问题：
（1）为安全起见，该电热水器应使用的插座应选用如图所示的哪一种？

（2）该电热水器正常工作时电热丝的电阻为多大？
（3）将该电热水器加满水加热使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量？
（4）若电热水器正常工作时电热所产生热量的80％被水吸收，则第⑶问中的加热过程需要多少时间？

普通白炽灯已经逐步被节能灯取代，如图是额定电压为220V、额定功率为11W的节能灯泡．该灯泡的额定电流为           A．正常发光时的亮度与标有“220V 60W”的普通白炽灯正常发光的亮度相当，那么节能灯泡可以节约               %的电能．

图所示的装置很有创意——它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机（有关技术参数见铭牌），下部是马桶，中间设有贮水箱．洗衣机还设有加热功能，洗涤前先将水加热到适宜温度，可以提高洗涤效果。


（1）冲一次马桶需要5L水，若一次洗衣服用的总水量是50kg，则可供冲马桶几次?
（2）求脱水时的正常工作电流
（3）某次洗衣时，首次进水量为15kg，正常加热15min水温达到设定要求。求:
①加热过程消耗的电能；
②若加热时电能的80％转化为水的内能，求水升高的温度．[c_水=4.2× l0³J／（kg·℃），g取10N/kg]

图甲为一种太阳能路灯，图乙为该路灯筒化的工作电路图。S₁为光控开关，白天与触点d接触，太阳能电池板给蓄电池充电，晚上与触点c接触，给路灯供电。S₂为时控开关，晚上12点前与触点a接触，L₁正常发光，12点后与触点b接触，L₂正常发光。 L₁为“20V，40W”的节能灯，L₂为“20V，20W”的节能灯，两盏灯平均每天各工作5小时。

（1）路灯L₁正常工作时的工作电流为多大？
（2）两盏路灯正常工作一天，共消耗多少度电？
（3）已知该太阳能电池板每小时平均收集太阳能3.6×10⁶J，若太阳光照射20小时能使两盏路灯正常工作6天，求太阳能电池板光电转化效率为多少？

菲菲家新买了一台饮水机，父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生争执：妈妈认为关机可以节省电能，理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热．爸爸则认为关机后第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能．于是菲菲查到饮水机铭牌如下表所示．她决定用实验来化解父母的争执。第一天晚上十点，她关掉家中的其他用电器，只开启饮水机的加热功能，记下此时电能表的示数为576.5 kW·h．第二天早晨六点钟，水温达到预定温度95℃，她又读出电能表的示数为576.8 kW·h。
第二天晚上十点，她将饮水机关闭，次日早晨启动，饮水机在额定功率下将水加热到预定温度95℃，用时9min。

额定电压220V	热水包容积1.2L
频率50Hz	冷水包容积0.5L
制热功率800W	保鲜柜容积16L
制冷功率98W	防漏电类型I类

 
请解答下列问题：
（1）饮水机正常加热时的电流是多少（小数点后保留1位）？
（2）通过计算判断菲菲的爸爸妈妈谁的说法正确？
（3）若热水包中水的初始温度为25℃，当加热到95℃需要吸收多少热量？试计算出饮水机电能转化为内能的加热效率。

LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验．其中R₀为光敏电阻，其阻值与光照强度成反比，实验步骤如下：
①先把“220V 15W”的普通白炽灯接人灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2cm，灯泡与热敏电阻的距离约为30cm．闭合开关S和S₁，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表．
②接着分别把规格相同的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验．
根据小梦的探究，请回答：
（1）电能转化为内能最多的灯是     ．
（2）电能转化为光能最多的灯是     ．
（3）1ED灯的发光效率较     （高／低）．
（4）综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与     W的白炽灯发光亮度相当．

小明家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数。

型 号	FED—H50	额定电压	220V
最大水量	50L	额定功率	2000W

现将水箱中装满水，通电后正常工作40min，水温从25℃升高到45℃。在此过程中，求：
(1)热水器中电热丝在正常工作时的电阻值；
(2)水所吸收的热量；(c_水=4.2×10³J／(kg·℃))：
(3)热水器的效率。

用天然气灶烧水，燃烧0.5m³的天然气，使100kg的水从20℃ 升高到70 ℃ 。已知水的比热容c＝4.2×10³J（kg·℃ ），天然气的热值q＝7.0×10⁷J/m³。求：
（1）0.5m³的天然气完全燃料放出的热量Q_放。
（2）水吸收的热量Q_吸。
（3）燃气灶的效率η。

如图是家庭、宾馆常用的电热水壶，下表中列出了这只电热水壶部分技术参数。求：
（1）电热水壶正常工作的电流（计算结果请保留一位小数）；
（2）若电热水壶正常工作6min能烧开一壶水，则电热水壶烧开一壶水所消耗的电能；
（3）电热水壶烧开一壶水的过程中，若水所吸收热量为3.24×10⁵J，则该电热水壶烧水的效率。

某家庭用一个标有“220V 1000W”的电热水器来烧水．该电热水器正常工作20min，可将质量为5kg温度为20℃的水加热到60℃. [水的比热容为4.2×10³J/(kg•℃)]
求这段时间内：⑴水吸收的热量；
⑵电热水器消耗的电能；⑶电热水器的热效率（水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率）.

如图是家庭、宾馆常用的电热水壶，下表中列出了这只电热水壶部分技术参数。求：

型号	FY—TSl010A
额定电压	220V
频率	50Hz
额定功率	1000W
容量	1.0L

（1）电热水壶正常工作的电流（计算结果请保留一位小数）；
（2）若电热水壶正常工作6min能烧开一壶水，则电热水壶烧开一壶水所消耗的电能；
（3）电热水壶烧开一壶水的过程中，若水所吸收热量为3.24×10⁵J，则该电热水壶烧水的效率。

某电热水壶的铭牌如图所示，小明用这个电热水壶将1kg、温度为23℃的水烧开，所用时间是7min．已知c水＝4.2×10³J/（kg·℃），假设烧水的环境在1标准大气压下，电热水壶正常工作．求：

（1）电热水壶正常工作时的电流；
（2）水被烧开所吸收的热量；
（3）电热水壶的热效率为多大？