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(共27张PPT)
题型四　综合题
四、能量转化及效率计算
延安—榆林高速铁路位于陕西省北部，
全长约239 km，设计时速350公里，计划
2028年建成通车.
甲 乙
第1题图
(1)图甲是延安站.在站台边缘一定距离的地方标有一条安全黄线，人必须 站在安全黄线以外的区域候车.这是因为高速列车与人之间的空气流 速 人另一侧的空气流速，造成人车之间的空气压强 (选 填“增大”“不变”或“减小”)，从而产生将人推向高速列车的作用力，给人
带来危险.
大于
减小
(2)延安—榆林高速铁路采用无缝钢轨铺设.每根钢轨重3×105 N，搬运 时，起重机在10 s内把一根钢轨匀速提升了1 m的高度，起重机提升钢轨 做功的功率是多大？
1. 延安—榆林高速铁路位于陕西省北部，全长约239 km，设计时速350公里，计划2028年建成通车.
甲 乙
第1题图
(3)若高铁列车的总输出功率为4 800 kW，工作电压为25 kV，则工作时的 电流是多大？
1. 延安—榆林高速铁路位于陕西省北部，全长约239 km，设计时速350公里，计划2028年建成通车.
甲 乙
第1题图
1. 延安—榆林高速铁路位于陕西省北部，全长约239 km，设计时速350公里，计划2028年建成通车.
甲 乙
第1题图
(4)位于延安的某风电场2020年底投产运营，拥有38台风机(如图乙所示). 已知当地每秒每平方米面积吹过的风的能量约为200 J，一台风机有效迎 风面积约为500 m2，风机把风能转换为电能的效率为25%.请估算一台风 机一天的发电量可以供一列总输出功率为4 800 kW的高铁列车以250 km/h 的速度运动多远距离？(忽略其他能量损耗)
(4)一台风机产生的电能W电＝500 m2×200 J/(m2·s)×24×3 600 s×25% ＝2.16×109 J
一台风机产生的电能可供高铁列车运行的时间
高铁列车运行的距离
s＝vt'＝250 km/h×0.125 h＝31.25 km
甲 乙
第1题图
2. 伴随着科技的不断进步，现代农业也迎来了巨大的发展.如图为一款履带式小麦联合收割机.某次收割机将其自带的粮仓收满后，在平直麦地上匀速行驶2.4 km，总用时20 min，该过程柴油机的输出功率恒为60 kW，耗油引起的质量变化忽略不计.
(1)收割机装有履带是通过增大 来减小对地面的压强.
受力面积
2. 伴随着科技的不断进步，现代农业也迎来了巨大的发展.如图为一款履带式小麦联合收割机.某次收割机将其自带的粮仓收满后，在平直麦地上匀速行驶2.4 km，总用时20 min，该过程柴油机的输出功率恒为60 kW，耗油引起的质量变化忽略不计.
第2题图
(2)收割机匀速行驶过程中受到的阻力是多少？
第2题图
2. 伴随着科技的不断进步，现代农业也迎来了巨大的发展.如图为一款履带式小麦联合收割机.某次收割机将其自带的粮仓收满后，在平直麦地上匀速行驶2.4 km，总用时20 min，该过程柴油机的输出功率恒为60 kW，耗油引起的质量变化忽略不计.
第2题图
(3)燃油消耗率是衡量车辆发动机性能的重要指标之一，其
含义是：发动机正常工作时，每输出1 kW·h的能量消耗
燃油的质量，已知该收割机的燃油消耗率为300 g/(kW·h).
(g取10 N/kg，柴油的热值取4×107 J/kg)
① 据某宣传资料介绍，该收割机柴油机的热效率在35%以上，请你通过计算判断该宣传是否可信；
(3)①该收割机的燃油消耗率为300 g/(kW·h)，则该收割机每输出
1 kW·h＝3.6×106 J的能量(有用能量)消耗燃油(柴油)的质量
m＝300 g/(kW·h)×1 kW·h＝300 g＝0.3 kg
燃油(柴油)完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝0.3 kg×4×107 J/kg＝1.2×107 J
收割机的热效率
可见该宣传不可信
第2题图
②增大发动机的热效率不仅可以节约能源，还可以减少
对环境的污染.若将收割机柴油机的热效率提升至40%，
则相同情况下，匀速行驶2.4 km可以节约柴油多少千克？
2. 伴随着科技的不断进步，现代农业也迎来了巨大的发展.如图为一款履带式小麦联合收割机.某次收割机将其自带的粮仓收满后，在平直麦地上匀速行驶2.4 km，总用时20 min，该过程柴油机的输出功率恒为60 kW，耗油引起的质量变化忽略不计.
第2题图
W有用＝Pt＝60×103 W×20×60 s＝7.2×107 J
将效率提高到40%
由Q放＝mq可得，可节约柴油的质量
②在相同情况下，匀速行驶2.4 km做的有用功
第2题图
3. (2024高新一中七模)如图所示是某品牌扫地机器人，其额定工作电压是 15 V，额定功率为30 W，电池容量为2 000 mA·h，其净重4 kg，最大集 尘量为1 kg.
第3题图
通电导体在磁场中受到力的作
用
(2)该扫地机器人与水平地面的接触面积为10 cm2，则其集满灰尘静止时， 对水平地面的压强是多少？(g取10 N/kg)
3. 如图所示是某品牌扫地机器人，其额定工作电压是15 V，额定功率为30 W，电池容量为2 000 mA·h，其净重4 kg，最大集尘量为1 kg.
第3题图
3. 如图所示是某品牌扫地机器人，其额定工作电压是15 V，额定功率为30 W，电池容量为2 000 mA·h，其净重4 kg，最大集尘量为1 kg.
第3题图
(3)当供电系统检测到电池容量低至10%，扫地机器人
会自动停止工作并返回充电，若不考虑能量损耗，电
池满电状态下扫地机器人能否连续正常工作60 min？
(3)扫地机器人连续正常工作60 min消耗的电能为W＝Pt＝30 W×60×60 s ＝1.08×105 J
机器人充满电时的电能为W满＝UIt＝15 V×2 A×3 600 s＝1.08×105 J
因电池容量低至10%时扫地机器人会自动停止工作并返回充电，即扫地机 器人最多能提供的电能为W'＝90%W满＝90%×1.08×105 J＝9.72×104 J
因W'＜W，所以电池满电状态下扫地机器人不能连续正常工作60 min
3. 如图所示是某品牌扫地机器人，其额定工作电压是15 V，额定功率为30 W，电池容量为2 000 mA·h，其净重4 kg，最大集尘量为1 kg.
第3题图
(4)该扫地机器人内部的吸尘电机的吸入功率是衡量机器人优劣的重要参 数，测得该吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表(真空 度指主机内部气压与外界气压差；风量指单位时间内通过吸尘电机排出的 空气体积；吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率).请通过分析上 表数据求：当风量为0.02 m3/s，效率为36%时，该吸尘电机的输入功率为 多少？
真空度/(N·m－2) 400 450 500 550 600
风量/(m3/s) 0.025 0.02 0.017 0.015 0.013
吸入功率/W 10.00 8.50 8.25 7.80
(4)由表格中数据可知，吸入功率等于真空度与风量的乘积，当风量为 0.02 m3/s时，吸入功率为P吸入＝450 N·m－2×0.02 m3/s＝9 W
解得P输出＝25 W
真空度/(N·m－2) 400 450 500 550 600
风量/(m3/s) 0.025 0.02 0.017 0.015 0.013
吸入功率/W 10.00 8.50 8.25 7.80
4. 小明对家里新安装的如图所示的室内空调机(柜机)进行了探究，已知其 工作电压为220 V，额定制冷功率为1 500 W，空调上面标注的能效等级为 2级.
第4题图
(1)空调与家中的其他用电器是 联接入家庭电路的.
并
(2)该空调制冷时的额定电流为多少？(保留一位小数)
4. 小明对家里新安装的如图所示的室内空调机(柜机)进行了探究，已知其 工作电压为220 V，额定制冷功率为1 500 W，空调上面标注的能效等级为 2级.
第4题图
4. 小明对家里新安装的如图所示的室内空调机(柜机)进行了探究，已知其 工作电压为220 V，额定制冷功率为1 500 W，空调上面标注的能效等级为 2级.
第4题图
能效标准
(GB21455－2019) 能效比(APF值)范围
1级能效 APF≥4.5
2级能效 4.5＞APF≥4
3级能效 4＞APF≥3.5
m＝ρV＝1.3 kg/m3×120 m3＝156 kg
空调从房间内去除的热量Q放＝cmΔt＝1.0×103 J/(kg·℃)×156 kg×
(36 ℃－24 ℃)＝1.872×106 J
4. 小明对家里新安装的如图所示的室内空调机(柜机)进行了探究，已知其 工作电压为220 V，额定制冷功率为1 500 W，空调上面标注的能效等级为 2级.
第4题图
(4) 小明查阅资料知道了房间所需的制冷量可按下面的公式计算：制冷量＝S(房间面积)×140 W－180 W(此公式适于层高2.5 m的房间，如果层高偏大，则应适当加大功率).(3)问中房间层高为3.2 m，请你通过计算帮他判断房间空调的选择是否合理.
按层高2.5 m计算，37.5 m2的房间所需的合适制冷量＝37.5×140 W－ 180 W＝5 070 W
而小明家层高为3.2 m，考虑到该房间层高3.2 m＞2.5 m，应适当加大功 率，所需制冷量需大于5 070 W
空调的额定制冷量为6 000 W，大于层高2.5 m房间所需要的制冷量，故该 房间空调的选择是合理的

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