中考物理一轮复习专题练习——力学 电能转化为机械能效率问题计算题专练(有答案)

业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随

中考物理一轮复习专题练习——力学·电能转化为机械能效率问题计算题专练（有答案）（新能源电动汽车、新能源纯电功汽车、电动自行车、太阳能汽车等）

1．近几年来，我国大力推广新能源汽车，2017年12月宜昌市正式发放新能源汽车牌照。某款电动汽车(如图)以60km/ℎ的速度匀速行驶了80km，所受的牵引力为720N，耗电18kW⋅ℎ，请解答下列问题：

(1)牵引力所做的功及功率各是多少？

(2)上述行驶过程中，电动车的效率是多少？

(3)有一款与它外形，重量均相同的汽油车，在相同路面上以60km/ℎ的速度行驶80km，其效率为25%，需要消耗多少kg汽油？(q汽油=4.5×107J/kg)

(4)我们常说新能源汽车能够“节能减排”，请你回答，“减排”为什么是和“节能”连在一起的？

答案：(1) 5.76×107J、1.2×104W；(2) 88.9%；(3) 5.12kg；(4)因为目前人类使用的主要能源是化石能源，其燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫及其它污染物，所以要“减排”就必须减少化石能源的消耗，即“节能”。

（1）根据题意知道，牵引力做的有用功是：W有用=Fs=720N×80×103 m=5.76×107 J，

牵引力做功的功率是：P=W/t=Fs/t=Fv=720N×60km/h= 720N×60×1/3.6m/s=1.2×104 W；

（2）根据题意知道，消耗的电能是：W总=18kW•h=18×3.6×106 J=6.48×107 J，

由η=W有用/W总知道，电动车的效率是：η=W有用/W总=5.76×107J/6.48×107J×100%≈88.9%

（3）由汽油车的效率是η=W有用/Q放=25%知道，汽油完全燃烧放出的热量是：

Q放=W有用/25%=5.76×107J/25%=2.304×108 J，

由Q放=mq知道需要汽油的质量是：m=Q放/q=2.304×108J/4.5×107J/kg=5.12kg

（4）因为目前人类使用的主要能源是化石能源，其燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫及其它污染物，所以要“减排”就必须减少化石能源的消耗，即“节能”。

点睛：本题是一道力学和热学综合计算题，考查的是功的公式、功率公式、效率公式、燃料完全燃烧放热公式的应用，考查的知识点较多，但难度不大，注意“节能减排”的含义。

2．“绿水青山就是金山银山”，为了保护环境，我国大力发展电动汽车车替代传统燃油汽车．表中是某种电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为60kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.04倍，电动汽车充满电后以节电模式匀速行驶20km，电池剩余容量为38kW•h．（g=10N/kg）

求：（1）电动汽车对水平地面的压强____

（2）电动汽车匀速行驶20km，牵引力所做的功_____

（3）电动汽车电能转化为机械能的转化效率______

答案：4.5×105Pa 1.152×107J 80%

（1）电动汽车对水平地面的压力等于汽车和人的总重力：F＝G＝（m1+m2）g＝（1380kg

+60kg）×10N/kg＝1.44×104N；电动汽车对地面的压强为：p＝

4

42

1.4410N

32010

F

S m

＝

-

⨯

⨯

＝

4.5×105Pa；（2）电动汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力，F＝f＝0.04G＝0.04×1.44×104N＝576N；牵引力做的功为：W＝Fs＝576N×20×103 m＝1.152×107J；（3）由表格数据可知电池容量为42kW•h，行驶20km时电池剩余容量为38kW•h; 则此过程中电动汽车消耗的电能为：W总＝42kW•h﹣38kW•h＝4kW•h＝1.44×107J，则电动汽车电能转化

为机械能的转化效率：η＝W

W

总

×100%＝

7

7

1.15210J

1.4410J

⨯

⨯

×100%＝80%．

3．伴随着“环保低碳、节能减排”的生活新理念，太阳能汽车营运而生．这款汽车利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，再利用电动机为汽车提供动力．若电池板提供给电动机的功率为1600W，电动机工作时的电流为10A．求：

（1）电池板提供给电动机的电压为多少？

（2）如果电能转化为机械能的效率为75%，汽车的功率为多少？

（3）如果该车在30min内沿直线匀速行驶的距离为18km，则车受到的阻力为多少？

答案：（1）电池板提供给电动机的电压为160V；（2）汽车的功率为1200W；（3）车受到的阻力为120N．

（1）电池板提供给电动机的电压：U===160V；

（2）汽车的功率：P机=Pη=1600W×75%=1200W；

（3）汽车行驶的速度：v===10m/s，

业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随

∵汽车匀速行驶时，处于平衡状态，∴水平方向受到的阻力和牵引力是一对平衡力， 即汽车受到的阻力为120N ．

4．电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉．现有一台电动机，当电动机两端加220V 电压时，通过电动机线圈的电流为50A ．若已知该电动机线圈的电阻是0.4Ω，问：

（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？ （2）线圈每分钟产生的热量是多少？

（3）该电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？ 答案：（1）6.6×105J ；（2）6×104J ；（3）90.9%．

（1）根据W =UIt 计算每分钟该电动机消耗的电能是： W 总=UIt =220V ×50A ×60s =6.6×105J ； （2）根据Q =I 2Rt 计算线圈每分钟产生的热量是： Q =I 2Rt =（50A ）2

×0.4Ω×60s =6×104J ；

（3）每分钟该电动机正常工作时电能转化为的机械能等于消耗的电能与产生的热量之差，即机械能为：

W =W 总﹣Q =6.6×105J ﹣6×104J =6×105J ； 该电动机正常工作时电能转化为机械能的效率： η=W

W 总

=6×105J

6.6×10J ×100%=90.9%。

5．近几年来,我国大力推广新能源汽车,2018年12月武威市正式发放新能源汽车牌照。某款电动汽车以60 km/h 的速度匀速行驶了80 km,所受的牵引力为720 N,消耗电能6.48×107 J 。请解答下列问题:。

（1）牵引力所做的功及功率各是多少?

（2）上述行驶过程中，电动车的效率是多少?

（3）有一款与它外形，重量均相同的汽油车,在相同路面上以60 km/h 的速度也行驶80 km,其效率为25%,需要消耗多少千克汽油?（q 汽油=4.5×107 J/kg ） 答案：(1) 75.7610J ⨯；41.210W ⨯；(2) 88.9%；(3) 5.12kg 。

(1)牵引力做的功为37720N 80km 720N 8010m 5.7610J W Fs ==⨯=⨯⨯=⨯ 牵引力的功率为：450

720N 60km/h 720N m/s 1.210W 3

P FV ==⨯=⨯

=⨯ (2)电动车的效率为：77电 5.7610J 100%=100%=88.9%6.48?10J

W W η⨯=⨯⨯