效率问题专题复习学案(2017-5-4)
日期班级 姓名
一、机械效率
（一）滑轮组机械效率
（1）利用滑轮组提升物体
1. (2016苏州)如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重l00N，
滑轮重25N，绳重和摩擦不计．图甲中F甲＝ N，图乙装置的机械效率η＝ ．若图乙中再加挂一物体，机械效率将。
（2)利用滑轮组水平拉动物体前进
2.（2016玉林）如图所示，用F=50 N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为______m，该滑轮组的机械效率为______。（忽略绳子和动滑轮的重力）
（二）杠杆机械效率
3. （2016徐州）如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA=
OC，B为OC的中点，在C
点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，这里的木棒是一种简单机械，称为 ，提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N（不计摩擦）。
（三）斜面机械效率
4.（2016威海）如图所示 ,把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端 ,斜面长为3 m,
高为0.9 m, 实际推力为300 N,那么物体与斜面之间的摩擦力是N,斜面的机械效率是 。
二、热效率
5. （2016连云港）某家庭需要将50kg、初温为10 ℃的水加热到50 ℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧0.8kg的煤气。这些水从10 ℃加热到50 ℃需要吸收的热量为_______J，0.8kg的煤气完全燃烧放出的热量为_______J，煤气灶烧水的效率为_______。（c水=4.2×103J/（kg·℃)，q煤气=4.2×107J/kg）
6. (2016广安)当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将8℃、100L水加热到38℃。请解答：[水的比热容为4.2×103J/（kg℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）太阳能属于 （选填“一次”或“二次”） 能源。 （2）热水器中水的质量是多少？ （3）在此过程中，水吸收了多少热量？
（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107J，则该热水器的效率是多少？
7. （2016无锡）太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能．并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳
能电池板的能量为2.7×107J,这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化率是 %。（煤的热值为3.0×107J/kg）
三、电热效率
8. 小聪在探究电水壶烧水的热效率问题时，选择了两个外形和材料都相同的自动控制电热水壶，规格如下表.他在两个壶中各装入2kg水，把它们分别接入220 V电路中，将水加热至沸腾，利用所得数据绘成如图所示的图像。{C水=4.2×103 J/(kg℃)}
(1) 从开始加热至水沸腾这一过程中，水吸热是多少？
(2) 请求出从开始加热至水温升高到70℃这一过程中两个型号电水壶的热效率之比，并根据此计算说明电水壶的热效率与其消耗电能之间的关系。
(3) 请从物理学角度，对比着评价上述两个电水壶。(需要数据支持）
四、电动机的效率1.能量转化问题：
通电不转动的时候：电能转化成热能（纯电阻电路）W=Q
可以根据已知通过的电流和两端电压求出线圈的电阻：R=U0/I0 通电转动的时候：电能转化为机械能和热能（非纯电阻电路）
电动机消耗的总功率：P=UI 消耗的热功率：P热=I2R 机械功率：P= UI—I2R 电动机不转动时通过的电流【启动电流】大于 转动时的电流【工作电流】 2.例题分析
例： 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A；松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？电动机的效率是多少？
分析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧
U0.3姆定律得电动机线圈内阻：R=I=0.3=1，电动机转动时，消耗的电能转化为内能
和机械能，其输入的电功率为P入= Ul ·I1=2V ×0.8A =1.6W，电动机的机械功率P机=P入一I12·R=1.6W一(0.8A)2×1=0.96W
η=P机/P入=0.96W /1.6W=60% 二、巩固练习
9、小明认为：电风扇工作时，电能转化为叶片转动的机械能和线圈发热、摩擦等产生的内能。其中转化为机械能所做的功是 ，转化为内能所做的功是 (填“有用功”或“额外功”)。为了粗略探测电风扇正常工作的电能转化效率，小明用一个铭牌上标有额定电压为U，但其他字迹不清的小型直流电风扇来进行实验，实验设计如下：
(1)按右图所示连接好电路，闭合开关，叶片转动，移动变阻器滑片至某一位置时，叶片刚好不转动，测出此时电压表和电流表的示数分别为U0、I0，则线圈导体的电阻为 ；(2)向 (填“左”或“右”)移动变阻器滑片，使电压表示数为额定电压U，读出此时电流表的示数为I；
(3)若忽略摩擦，只考虑线圈发热损耗，则电风扇正常工作时电能 转化效率的表达式= (用测出的已知量表示)。
