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(共24张PPT)
设计 意图 　　本课时重点复习能量和效率（电热器、电动机、热机和
简单机械）的综合计算题。通过对能量流向的实例分析和各
种机械效率的计算，以及对能量转化或转移的过程分析，渗
透利用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
（1）请补全电热水壶使用过程中的能量流向图。
热点考点1　电热水壶的效率
例1：某一电热水壶内装有1 kg的水，正常工作5 min，水温升高了50 ℃。
（2）若电热水壶的效率是70％，则该水壶的功率为多少？[c水＝
4.2×103 J/（kg·℃）]
解：Q吸＝cmΔt＝1 kg×4.2×103 J/（kg·℃）×50 ℃＝2.1×105 J
W＝＝＝3×105 J
t＝5 min＝300 s
P＝＝＝1 000 W
例1：某一电热水壶内装有1 kg的水，正常工作5 min，水温升高了50 ℃。
[能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热
膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是
该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平
均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中：
镜子质量m 1 kg
额定电压U 220 V
额定功率P 100 W
镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃）
（1）镜面玻璃吸收的热量Q1；
解：（1）Q1＝cmΔt＝0.75×103 J/（kg·℃）×1 kg×40 ℃＝3×104 J
[能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热
膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是
该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平
均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中：
镜子质量m 1 kg
额定电压U 220 V
额定功率P 100 W
镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃）
（2）电热膜正常工作产生的热量Q2；
解：（2）Q2＝Pt＝100 W×400 s＝4×104 J
[能力提升]如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热
膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法液化其上，便于成像，下列表格是
该防雾镜的相关数据；经测试获知，在－10 ℃环境下，使平面镜的平
均温度升高到30 ℃，需使电热膜正常工作400 s，求在此过程中：
镜子质量m 1 kg
额定电压U 220 V
额定功率P 100 W
镜面玻璃比热容c 0.75×103 J/（kg·℃）
（3）电热膜给平面镜的加热效率η。
解：（3）η＝×100％＝×100％＝75％
热点考点2　电动机的效率
例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质
量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为
20 kW。求：
（1）泥土的重力；
解：（1）泥土的重力
G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 N
（2）挖掘机克服泥土重力所做的功；
解：（2）克服泥土重力所做的功
W＝Gh＝2 000 N×3 m＝6 000 J
例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质
量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为
20 kW。求：
（3）此时挖掘机的机械效率。（g取10 N/kg）
解：（3）挖掘机的功率为20 kW，
则挖掘机做的总功W总＝Pt＝20 000 W×2 s＝40 000 J
挖掘机的机械效率η＝ ×100％＝×100％＝15％
例2：如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质
量为200 kg的泥土匀速举高3 m时，用时2 s，此时挖掘机的功率为
20 kW。求：
[能力提升]如图甲所示，人们使用电动机和动滑轮提升货物。货物重10
N，滑轮重5 N，电动机始终在12 V的电压下工作。已知电动机线圈电阻
为1 Ω，测得电动机工作时电流为2 A。电动机对右侧绳子施加了9 N的
向上的拉力，并在10 s内将物体沿竖直向上的方向匀速提升了10 m。（g
取10 N/kg）
甲　　　　　　　　　　　乙
（1）补全图乙所示的电动机的能量流向图；
解：（1）如图所示
（2）求电动机在这10 s内消耗的电能；
解：（2）W＝UIt＝12 V×2 A×10 s＝240 J
（3）求滑轮下方绳子的拉力在这10 s内对货物所做的功；
解：（3）货物匀速上升，在竖直方向上只受重力和绳子的拉力，
所以有F拉＝G＝10 N
W拉＝F拉h＝10 N×10 m ＝100 J
（4）求电动机在这10 s内的机械效率。
解：（4） s＝2h＝2×10 m＝20 m
W机＝Fs＝9 N×20 m＝180 J
η＝×100％＝×100％＝75％
热点考点3　热机的效率
例3：重104 N的汽车在水平路面上匀速运动，汽车牵引力的功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20％。（汽油热值是4.6×107 J/kg）
（1）以“·”代表汽车，请在方框中画出汽车匀速运动过程中水平方向
的受力示意图；
解：（1）如图所示
（2）求汽车运动100 s内，发动机消耗多少千克汽油？
解：（2）W有＝Pt＝9.2×103
W×100 s＝9.2×105 J
Q放＝＝＝4.6×106 J
m＝＝＝0.1 kg
例3：重104 N的汽车在水平路面上匀速运动，汽车牵引力的功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20％。（汽油热值是4.6×107 J/kg）
[能力提升]核电站在发电过程中，先是利用原子核在反应堆中发生核裂
变释放核能，再经过汽轮机——发电机实现把核能转化为电能。有数据
表明：1 g的铀全部裂变释放的能量大约为8.2×1010 J。
（1）1 g铀全部裂变所释放的能量相当于多少吨标准煤完全燃烧放出的
能量？（q标准煤＝2.9×107 J/kg）
解：（1）m标准煤＝＝≈2.8×103 kg＝2.8 t
（2）若这些能量中的42％转化为汽轮机锅炉中水的内能，则水吸收的
内能足够让质量为多少千克的水从20 ℃升高到100 ℃？ [c水＝4.2×103 J/
（kg·℃）]
解：（2）Q吸＝Qη＝8.2×1010 J×42％＝3.444×1010 Jm＝
＝
＝1.025×105 J
[能力提升]核电站在发电过程中，先是利用原子核在反应堆中发生核裂
变释放核能，再经过汽轮机——发电机实现把核能转化为电能。有数据
表明：1 g的铀全部裂变释放的能量大约为8.2×1010 J。
（3）接下来汽轮机把1×1010 J的机械能转移给发电机，并最终输出了
9×109 J的电能。则在如题所描述的过程中，热机的效率为多少？
解：（3）η＝×100％＝×100％＝12.2％
[能力提升]核电站在发电过程中，先是利用原子核在反应堆中发生核裂
变释放核能，再经过汽轮机——发电机实现把核能转化为电能。有数据
表明：1 g的铀全部裂变释放的能量大约为8.2×1010 J。
热点考点4　简单机械的效率
例4：一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重80 N的货物。他所用
的拉力F为100 N，动滑轮重50 N。货物在50 s内匀速上升2 m。在此过程
中：（g取10 N/kg）
（1）此次使用该滑轮组提升货物与直接提升货物相比是
（选填“省力”或“不省力”）。
不省力　
（2）工人所做的额外功是多少？
解：（2）当物体上升2 m时，人的拉力作用的距离s为4 m，
W总＝Fs＝100 N×4 m＝400 J
W有＝Gh＝80 N×2 m＝160 J
W额＝W总－W有＝400 J－160 J＝240 J
例4：一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重80 N的货物。他所用
的拉力F为100 N，动滑轮重50 N。货物在50 s内匀速上升2 m。在此过程
中：（g取10 N/kg）
（3）求用此滑轮组提升该货物的机械效率。
解：（3）η＝×100％＝×100％＝40％
例4：一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重80 N的货物。他所用
的拉力F为100 N，动滑轮重50 N。货物在50 s内匀速上升2 m。在此过程
中：（g取10 N/kg）
[能力提升]为了将放置在水平地面上重G＝210 N的物体移至左方，阿萌
设计了图甲所示的滑轮组装置。阿萌用图乙所示随时间变化的拉力F拉
绳，物体的速度v和移动的距离s随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁
所示。已知移动过程中，地面对物体的摩擦阻力为84 N。求：
（1）0～2 s内，拉力F做的功；
解：（1）由图知，0～1 s内，物体与绳端均保持静止，拉力F不做功。
1～2 s内，F＝40 N，
sF＝ns＝3×1.25 m＝3.75 m
WF＝FsF＝40 N×3.75 m＝150 J
0～2 s内，拉力F做功共150 J
（2）2～3 s内，拉力F的功率P；
解：（2）由图知，2～3 s内，拉力F＝35 N
s＝3.75 m－1.25 m＝2.5 m
sF＝ns＝3×2.5 m＝7.5 m
P＝＝＝＝262.5 W
（3）2～3 s内，滑轮组的机械效率η。
解：（3）2～3 s内，对滑轮组做的总功
W总＝FsF＝35 N×7.5 m＝262.5 J
有用功W有＝fs＝84 N×2.5 m＝210 J
η＝×100％＝×100％＝80％

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