能量专题二热量和效率
一、学习目标
1.会用Q＝cmΔt 计算吸、放热，会利用Q＝mq计算燃料完全燃烧放出热量。
2.会利用热传递的效率、热机的效率进行相关计算。
二、四基训练
1．下列关于温度、内能和热量的说法，正确的是（）
A．0℃的冰没有内能B．冬天搓手取暖是利用做功来改变内能
C．物体温度越高，所含热量越多D．物体的机械能越多，其内能就越多
2．有一杯0.25 kg的水，温度从90℃降低到40℃，放出了多少热量?
3．太阳能集热箱中盛有200L的水，在阳光照射下，15℃的水温度升高了30℃，在这个过程中，水的内能增加了多少？
4．已知酒精的热值为3.0×107J／（kg·℃），完全燃烧140 g酒精可放出多少热量？若这些热量全部被水吸收，可使质量为10kg温度为25℃的水温度升高多少？
5．要把质量为10kg的水从20℃加热到90℃，需要吸收多少热量？若这些热量由燃烧沼气提供，则需要完全燃烧多少0.3m3的沼气，求使用沼气烧水时的效率。[C水=4.2×103J/（kg?℃），q沼气=2×107J/m3]．
三、重点剖析
例1．小明家原来使用干木材作燃料，现开始使用天然气了，学习了有关热学的知识后，他仔细记录了他家每天烧水煮饭等需要的热量，并进行了折算，相当于每天将30kg20℃的水烧开（在标准大气压下）。（已知q木=1.2×107J/kg）
（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果仍用干木材烧水，假设能完全燃烧，需要多少kg的干木材？
（3）实际使用的燃料要比计算值多，为什么？
（4）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少体积的天然气？
（天然气的热值q=4×107J/m3 水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）．）
例2．某辆小汽车油箱内装满35kg汽油，司机小王驾车到某城市执行任务，路程为300km。
在高速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920N。（汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能；汽油的热值为4.6×107J／kg）求：
（1）汽车到达目的地牵引力所做的功。
（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。（你能用两种方法求解吗？）
例3．小明家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器。平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热。热水器名牌如下。
(1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？
(2）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要多少立方米天然气？（天然气的热值为4.0×107J／m3）
(3）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为内能）
例4.为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积．测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s 与对应的速度大小v，计算出动能E k，作出E k—s图象，如图所示．
（1）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为J（燃油的密度ρ=0.7×103kg/m3，热值q=4.6×107J/kg）．（2）由图象可知，表示开启发电机进行测试的图线是（选填“①”或“②”），判断的依据是．（3）若汽车正常行驶时的动能E k0=3.75×105J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有J的动能转化为内能．
四、自主复习
（一）选择题
1．关于温度、内能、热量之间的关系，下列说法中正确的是（）
A.物体的温度升高，一定吸收了热量
B.物体吸收了热量，温度一定升高
C.物体的内能增加，一定吸收了热量
D.物体的温度升高，内能一定增加
2.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗量分别为：木柴约200kg，烟煤
约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg。这四种燃料中热值最高的是（）
A.液化石油气
B.煤气
C.烟煤
D.木柴
3.下列关于内能、温度和热量的说法中，正确的是（）
A.高温物体具有的内能一定比低温物体的多
B.物体的温度越高，含有的热量越多
C.在内能转移的过程中，一定有热传递发生
D.物体内能增加一定是对物体做了功
4.为节约能源，需提高热机效率，下列措施中不能提高效率的是（）
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量增加热机的工作时间
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量减少热机部件间的摩擦
5．两个物体, 它们吸收相同热量后, 升高温度相同，则（）
A.两个物体质量一定相同
B.两个物体比热一定相同
C.两个物体中质量大的比热小
D.两个物体中质量大的比热大
6．在一标准大气压下，完全燃烧10kg热值为1.26×107J/kg的干木材，如果没有热损失，能将500kg初温为50℃的水升高( )
A.100℃
B.60℃
C.50℃
D.110℃
7．已知ρ空气=1.29kg/m3，c空气=103J/（kg.℃.一间普通教室内空气温度升高1℃，需要吸收的热量大约为（）
A.2100焦
B.2.1×104J
C.2.1×105J
D.2.1×106J
（二）填空题
8.质量为2 kg的水在太阳的照射下，温度升高5℃，水吸收的热量为J；这是通过
的方法改变了水的内能。若使相同质量的煤油和水升高相同的温度，则煤油吸收的热量（选填“大于”、“小于”或“等于”）水吸收的热量。[c煤油＝2.1×103J/（kg·℃）] 9．某家庭需要将50Kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8Kg煤气．已知煤气的热值q＝4.2×10７J/kg，水的比热容c＝4.2×10３J/（kg·℃）。
则50 Kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量J；完全燃烧0.8 Kg煤气放出的热量J；煤气灶烧水的效率为。
10.一台内燃机运行时各种能量损失大致为：气缸散热损失占25％，废气带走的能量占
30％，摩擦等机械损失占10％，则它的机械效率为。
11.太阳能热水器、电热水器、燃气热水器是常见的三种热水器．现需将10kg、20℃的水加热到40℃，不考虑能力转换过程中能量的损失，若用太阳能热水器加热，则水吸收了J太阳能；若用额定功率为1000W的电热水器正常加热，则需要分钟；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧m3的燃气．（水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）．燃气的热值为4.2×107J/m3）
12.如图是一种电热暖手宝及其主要参数，暖手宝内有水及加热元件等，选用水作为吸热或放热物质是因为水的 较大（选填“密度”、“比热容”或“质量”）。使用前要先给暖手宝通电加热，假设所消耗的电能有70%转化
为水的内能，则在额定电压下，水由15℃加热
至自动断电，此过程中消耗的电能是
J ，所需要的加热时间为 s 。
（三）解答题
13．氢能被视为未来的理想清洁能源。如果汽车
发动机使用氢能源来工作，效率可以达到
60%。若一辆氢能源小轿车在从泰州行驶到上海大约260km 的路程上获得的平均牵引力为840N ，(q 氢=1.4×l08J/kg)，.试求
（1）它从泰州行驶到上海，牵引力做的功是多少？
（2）汽车需要的总能量是多少？（3）需要消耗的氢的质量是多少?
14.我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距
攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t ，最大飞行高度达20000m ，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h ），最大载油量为10t ，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：
已知：飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为 5×107J/kg ．求：
（1）飞机发动机完全燃烧10t 燃油获得的机械能是多少焦耳？
（2）当飞机以400 m/s 的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
（3）在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s 的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少km?
15．飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，
使发动机获得向前的推力，高空中某飞机获得1.6×105N 的水平推力，以600km/h 的速度沿水平方向匀速航行1h ，需要完全燃烧热值为4×107J/kg 的航空煤油4000kg ．求1h 内：（1）飞机的航程；（2）发动机所做的功；（3）航空煤油完全燃烧放出的热量；（4）发动机的热机效率．
参考答案：
基础知识：
（1）B （2 5.25×104J （3）2.52×107J （4）4.2×106 J 75；（5）2.94×106 J；49%
自主练习：
1.D
2.A
3.C
4.B
5.C
6.C
7.C （8）4.2×104J 热传递小于
（9）（1）8.4×106 J （2）3.36×107J （3）25% （10）. 35% （11）8.4×10514 0.02 12. 比热容，3×105，600 （13）2.184×108J 3.64×108J 2.6kg （14）5×1011J
1.92×104kW
2.7×104km （15）（1）600km （2）9.6×1010J （3）1.6×1011J （4）60%
专题二动量和能量 【专题指导】 动量守恒与能量守恒是近几年高考理科综合物理命题的重点和热点，也是考生的难点．动量守恒与能量守恒贯穿于整个高中物理的始终，是联系各部分知识的主线，守恒观点是物理学中极为重要的基本观点，是开启物理学大门的金钥匙，它不仅为解决力学问题开辟了两条重要途径，同时也为我们分析和解决物理问题提供了重要依据，它是进行方法教育和能力培养的重要素材．因此，两个守恒可谓高考物理的重中之重，常作为压轴题出现在物理试卷中，如05年、06年、07年各地高考均有大题． 纵观近几年高考理科综合试题，对两个守恒定律的考查具有如下特点：①常以两个守恒定律综合运用的形式出现在计算题中，在同一物理模型（或主干知识）上重复命题，且注重物理情景的设置或设问角度的翻新。这类试题渗透物理学重要的思想方法，思维含量高；密切联系生产、生活实际，具有较强的实践性和应用性；对物理过程（特别是学生易错的典型物理过程）和物理状态的分析要求高，能有效地鉴别学生的能力。②突出运用数学知识分析和解决物理问题的能力的考查。③经常出现两个守恒定律与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学和近代物理等知识的综合运用． 从考题逐渐趋于稳定的特点来看，我们认为：2008年两个守恒定律的综合仍是高考考查的重点．在第二轮专题复习中，在正确理解相关基本概念和基本规律的同时，还应通过强化训练掌握从能量守恒、动量守恒的角度分析问题的一般思维方法，从而提高分析综合能力． 本专题的知识结构如下：
一、从动量角度分析实际问题 1、正确理解冲量、动量和动量的变化等概念。 2、应用动量定理解题的一般思路： （1）选取研究对象； （2）确定所研究的物理过程及其初、末状态； （3）分析研究对象在所经历的物理过程中的受力情况；（4）选定正方向，根据动量定理列出方程； （5）统一单位，列方程求解．
能量转化效率专题 一、能量转化效率计算（公式：能量转化效率=有效利用的能量÷总能量） 1、炉子的效率： 例题：用天然气灶烧水，燃烧0.5m 3 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/m 3 。求： (1)0.5m 3 天然气完全燃烧放出的热量Q 放。 （2）水吸收的热量Q 吸。 （3）燃气灶的效率η。 2、太阳能热水器的效率： 例题：某太阳能热水器的水箱接受太阳热辐射2.4×107 J,如果这些热量使水箱内50L 温度30℃的水，温度上升到57℃，求太阳能热水器的效率。 3、汽车的效率： 例题：泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在 车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km ，受到的阻力是3.0×103 N ，消耗燃油1.5×10－3m 3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m 3，热值q ＝4×107 J/kg ，求： （1）专用车牵引力所做的功。 （2）已知热机效率η＝W Q （式中W 为热机在某段时间内对外所做的功，Q 为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？ 4、电热水器的效率： 例题：标有“220V,1000W ”的电水壶内装有2kg 的水，正常工作10min ，使水温升高了50℃，求：（1）水吸收的热量是多少J ？ （2）电水壶消耗了多少J 的电能？ （3）此电水壶的效率是多少？
5、电动机车的效率： 电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青 睐。某型号电动自行车的主要技术参数如表所示。在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为40N 。若自行车以7m/s 的速度行驶了1min 则， ①此时自行车克服阻力做了多少功？ ②消耗了多少J 的电能？ ③电动自行车的效率多大？ 巩固练习： 1、天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107 J ／m 3 。，完全燃烧0.05m 3 天然气可以放出多少J 的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg 的水温度上升多少℃。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg ·℃)] 2、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg 。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。 （1）若用这台热水器每天可将100kg 的水从20℃加热到60℃，这些水吸收的热量是多少？ （2）若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg ？（液化石油气的热值是8.0×107 J/kg ） （3）请你说出太阳能热水器的优点。（至少说出一条） 3、太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光 照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h 内投射到1m 2 面积上的太阳能 求：（1）水在10h 内吸收的热量； （2）太阳能热水器的能量转化效率。 4、如图所示为小艳家新买的一辆小汽车．周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在1h 的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km ，消耗汽油6kg ．若已知该汽车发动机的功率（即 牵引力的功率）为23kW ，汽油的热值为4.6×107 J/kg ，g=10N/kg ．则 （1）该汽车克服阻力做的功是多少； （2）该汽车的牵引力是多少N （3）该汽车发动机的效率是多少。 5、随着“西气东输”，天然气进入扬州市民家庭，小明家已经开始使用天然气了。小明家原来
是德科技 能量转换效率测量方法 应用指南
什么是能量转换效率？ 效率是对为完成特定任务而投入的时间和精力的有效性评估。如果此任务是将一种形式的能量转换为另一种能量，那么转换效率指的是能量转换的实施效果。对于电力转换过程而言，效率的测量方式为输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特），用百分比表示。在电力电子学中，使用希腊字母（η）来表示效率。参见图 1。 理想的电力转换过程的效率为 100%。但是，达到 100% 的效率是不可能的，因为所有真实的电子器件均会以热能的形式损失部分能量。部分输入功率用于能量转换过程本身，因此输入功率不会完全转换为输出功率。因此，效率必定小于 100% 。 Power out (W) Efficiency(%)x100 Power in (W) =η=图 1. 效率（η）是用输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特）所得结果的百分比。 能量转换效率为什么重要？ 显而易见，能量转换效率越高，损耗的能量就越少。能量损耗会产生诸多成本：资金，因为我们为消耗的能源付费；时间，因为我们必须更频繁地为电池供电设备充电；产品尺寸，因为能量损耗所产生的热量必须得到恰当消散；以及环境污染，因为需要产生更多能量来补偿损耗的能量。为降低与能量转换过程相关的成本，工程师投入大量精力以期尽量提高转换过程的效率。国际标准对交流电源供电的家用电器的功耗水平进行了限制。例如，在美国，美国能源部（DOE ）规定了能源效率标准，要求产品必须符合这些标准。此外，“能源之星”计划还督促各厂商自愿遵循比 DOE 标准更为严苛的标准。此类计划突出了合理设计能量转换过程的重要性，此类设计能够减少能耗和提高效率。另外，HEV/EV （混合动力电动汽车/电动汽车）市场的快速发展，以及车辆电气化程度的日益提高，推动着对提高能量转换技术效率的需求不断高涨。所有这些发展趋势，促使您需要合理测量和管理自身设计的功耗情况。
动量和能量综合例析 例1、如图，两滑块Ａ、Ｂ的质量分别为m1和m2， 置于光滑的水平面上，Ａ、Ｂ间用一劲度系数 为K的弹簧相连。开始时两滑块静止，弹簧为 原长。一质量为ｍ的子弹以速度Ｖ0沿弹簧长度方向射入滑块Ａ并留在其中。试求：（１）弹簧的最大压缩长度；(已知弹性势能公式E P=(1/2)KX2，其中K为劲度系数、X为弹簧的形变量) ；（２）滑块Ｂ相对于地面的最大速度和最小速度。【解】（１）设子弹射入后Ａ的速度为Ｖ１，有： ｍＶ0＝（ｍ＋ｍ１）Ｖ1（1） 得：此时两滑块具有的相同速度为Ｖ，依前文中提到的解题策略有： （ｍ＋ｍ１）Ｖ１＝（ｍ＋ｍ1＋m 2)V (2) (3) 由(1)、(2)、(3)式解得： （２） ｍＶ0=（m＋m1）V2＋m2V3(4) (5)
由（１）、（４）、（５）式得： Ｖ3[（m＋m1＋m2）V3－2mV0]=0 解得：V3=0 （最小速度）（最大速度）例２、如图，光滑水平面上有Ａ、Ｂ两辆小车，Ｃ球用０.５m长的细线悬挂在Ａ车的支架上，已知mA=m B=1kg，m C=0.5kg。开始时B车静止，Ａ车以Ｖ0＝４m/s的速度驶向Ｂ车并与其正碰后粘在一起。若碰撞时间极短且不计空气阻力，g取10m/s2，求C球摆起的最大高度。 【解】由于A、B碰撞过程极短，C球尚未开始摆动， 故对该过程依前文解题策略有： m A V0=(m A+m B)V1(1) E内= (2) 对A、B、C组成的系统，图示状态为初始状态，C球摆起有最大高度时，A、B、C有共同速度，该状态为终了状态，这个过程同样依解题策略处理有： （m A+m C）V0=(m A+m B+m C)V2(3) (4)
初中物理专题复习能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2011年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2011鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg 的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2011荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求：（1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h 内缓慢抬升4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法 是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得到 。 （3）柴油抽水机的总功率应该用总能量除以时间计算，总能量就是柴油燃烧放出的热量，时间是2h，要注意把单位化成秒。 答案：（1）
能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2019年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2019鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg 的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2019荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m 流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求： （1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h内缓慢抬升 4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得
1、能源加工转换企业转换效率问题 能源加工转换效率直接影响到企业综合能源消费量的准确与否，也是目前出现问题比较多的地方。分类别来看： 1）火力发电效率及其煤耗问题 火力发电转换效率一般情况下是相对稳定的。一组发电设备的投产运行，在没有大的技术改造和发生大的运行事故，导致机组停机和点火的次数、频率加大的情况下，其转换效率是相当稳定的。2007年全国规模以上工业企业火力发电效率为35%左右，中国电力联合会的统计口径为6000千瓦以上机组的发电企业，其发电效率数据略高于35%，而全部工业企业火力发电效率则会低一些。 火力发电转换效率的变化：要重点审核不同时期企业填报能源转换效率，及发生大幅波动的原因。在修订本期数据的同时，要注意统计口径，同时要对去年同期数据进行修订，以保证数据的可比性。 火力发电标准煤耗：火力发电标准煤耗是检验火力发电转换效率的重要指标，火力发电效率越高，其发电煤耗就越低。一般情况单机20万千瓦以上机组正常运行，发电标准煤耗一般在340克/千瓦小时左右，而单机几千千瓦到几万千瓦的综合利用小电厂的机组，发电标准煤耗则达到500克/千瓦小时以上，有的高达近1000克/千瓦小时左右。同时，发电机组的运行状况对煤耗影响也很大，要关注停机和点火的次数和频率。 2）供热效率及相关问题 生产热力对工业企业来讲，是个普遍存在的生产活动，按照制度规定，如果企业产出的热力完全自产自用，可不填报加工转换表，也不反映其供热效率。但产出的热力部分或全部外供时，则需要填报
加工转换表，计算加工转换投入、产出和效率，目前企业服役期锅炉热效率有60%到90%不等。 热电联产。热电联产企业的投入量，需要将能源投入分劈，在供热和发电两方面分别填报投入量，热电联产企业能源投入量，无法事先划分，而又确需划分的，可参照下面两种事后划分方法划分。 方法一：产出分劈方法。将热力和电力产出折算为标准量，然后按这个比例再分摊投入量，如果投入的是多种能源，也要按比例分别分摊，例如：原煤需要按比例分摊，如果还有油或者其他的能源，每一个能源品种都要使用相同比例分摊。 方法二：能源转换效率推算。如果方法一计算获得的能源转换效率，与本地区电力和热力转换效率或相同机组填报差异比较大，可以依据本地区供热和发电企业平均的能源转换效率计算，推算出各自的投入比例。 在选择能源分劈方式的时候，还要关注同一企业不同时期的数据衔接问题。 3）原煤入洗效率问题 能源统计反映的只是炼焦洗煤，不包括动力洗煤。原煤入洗效率和煤质的好坏关系非常密切。目前，全国原煤入洗效率在75%到95%不等。原煤入洗在核算产出量，计算洗煤加工转换效率时，不能把煤矸石计算在洗煤厂产品的产出量中，如果煤矸石计算产出，洗煤的加工转换就是100%，如果洗煤厂用煤矸石发电，应该在煤矸石对应的“回收利用”，填出它的回收利用量，用其发电的再填投入，之后填报发出电的产出量，电用于本企业消费则再填电的消费量。 4）炼焦效率问题
生物能量转换效率 根据科技部发布的《全民节能减排手册》，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可节能约1.4千克标准煤，相应减排二氧化碳3.6千克。如果全国1.9亿台洗衣机都因此每月少用一次，那么每年可节能约26万吨标准煤，减排二氧化碳68.4万吨。 对于清洁衣服，很多白领和年轻人有着很高的要求，怕染色、怕交叉感染，所以常常一堆衣服要分两三次洗完。其实，这是一种不低碳的生活方式，专家表示，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可相应减排二氧化碳3.6千克。 读者王小姐说，冬天时，每个周六她都要花一个下午来洗衣服，贴身衣物、深色外衣、浅色外衣，至少要用洗衣机洗三次。“其实贴身衣物很小很薄，虽然衣服少，但是洗衣机不会偷懒，还是用那么多水和电，我总是觉得很浪费。现在天气暖和了，完全可以用手洗代替，不仅低碳，还更干净。”自从用手洗衣服后，王小姐说她每周的洗衣时间缩短了一个小时，而且用水量也明显减少了。“我发现洗衣服还挺累的，就当锻炼身体了！” 这里明显有个问题，科技部认为手洗是不用能量的！其实生物的能量转化效率是较低的。 一只鹰2千克要吃10千克小鸟能量传递效率2/10=20% 0.25千克小鸟要吃2千克昆虫能量传递效率0.25/2= 12.5% 100千克昆虫要吃1000千克绿色植物能量传递效率100/1000=10% 真正有用的质量只有： 20%×12.5%×10%=0.25% 而且，生物做功时，有用的质量变成机械能还要浪费大部分，分解一分子葡萄糖产生2870KJ能量，而只有1161KJ用于合成ATP，只有ATP中的能量才被用于生命活动，其余几乎都以热的形式散失了。算一算大约40%多吧。 这样看来，利用人的手工劳动以代替机器是得不偿失的。所以有经验的老板总是用机器代替工人，不会像科技部那样建议手洗代替机洗的。
1.（2007?哈尔滨）完全燃烧42g焦炭所放出的热量，若有50%被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高[c水=4.2×103J/（kg?℃）、q焦炭=3.0×107J/kg、此时外界为标准大气压]（） A．70℃B．75℃C．100℃D．105℃ 2.（2014?随州）（1）某同学用如图装置测酒精的热值．加热前酒精灯的质量为m1，加热一段时间后变为m2；烧杯中水的质量为M，水的初温t1，末温t2，水的比热容用c表示．用以上符号表达该同学测酒精热值的计算式：．该同学测算发现，测量值比课本中的“标准值”小很多，请你写一条产生该误差的原因： （2）有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L 型）更节能，排气更清洁．同样的汽油（如97#）加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）． 3．下表是某品牌小汽车的有关参数． 汽油机的最大功率 40kW 每100km经济油耗 10L 汽油的热值 4.6×107J/kg （1）该车中单缸四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的冲程．为了降低缸体的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，这是通过的方式来减小汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的较大．若汽油机飞轮转速为3600r/min，则该汽油机活塞1s对外做功次． （2）若小汽车在平直公路上以最大功率匀速行驶，速度为90km/h，则小汽车在行驶过程中受到的阻力是多大？ （3）若汽油机的效率为30%，则汽车消耗5kg的汽油转化成的机械能是多少？
4.（2010?天津）目前，“节能减排”已引起全球的关注．如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视， （1）大多数家用汽车的发动机均为汽油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶．请你将图中汽油机工作时的能流图补充完整． （2）发动机的效率是汽车的经济性能指标之一．厂家提供的某汽车出厂的部分参数如下； ①测试数据：汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶时，百公里耗油量为V0（L），发动机输出功率为P 0（kW）； ②使用燃料：93#汽油[热值为q0（J/kg）、密度为ρo（kg/m3）]． 请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车发动机的效率． 1.此表是吉利EC7小轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大；空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比；汽油的热值是4.6×107J/kg．当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，1min内高温高压的燃气推动活塞做功2600次．请你计算发动机在最大功率工作时： 车型吉利EC7 排气量 1.8L 输出最大功率75kw 空燃比14：1 （1）1min内做的有用功（指输出的功）．（2）做功一次消耗汽油的质量． （3）发动机的效率．（4）有哪些措施可以提高此轿车的发动效率．（说出两点即可） 2 ．（11·武汉）表一是某同学家的太阳能热水器铭牌上的部分数据，表二是装满水时太阳能热水器的水温变化情况。 表一 采光面积容量水箱尺寸效率支架材料 2.5m2 150L Φ550mm×1500mm50% 锌彩板 表二 时刻9：00 9：30 10：00 10：30 11：00 11：30 12：00 温度/℃44 45 47 49 52 54 55 时刻12：30 13：00 13：30 14：00 14：30 15：00 温度/℃57 58 60 61 62 63 （1）目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用集热器把水等物质加热，另一种是________________。（2）太阳能热水器的支架与楼顶接触处均垫有一块面积较大的相同的砖块，这样做的好处是__________。表二中数据显示在不同时段水的温度升高不同，原因可能是________________。
第2 课时电学中的动量和能量问题 高考题型 1 电场中的动量和能量问题 例1 （2018省市期末检测）如图1所示，轨道ABCDP位于竖直平面，其中圆弧段CD与水平段 AC 及倾斜段 DP 分别相切于 C 点和 D 点，水平段 BC 粗糙，其余都光滑， DP 段与水平面的夹角0= 37° D、C两点的高度差h= 0.1 m,整个轨道绝缘，处于方向水平向左、电场强度大小未知的匀强电场中，一个质量m1= 0.4 kg、带正电、电荷量未知的小物块I在 A点由 静止释放，经过时间t= 1 s，与静止在B点的不带电、质量 m2= 0.6 kg的小物块n碰撞并粘在一起后，在BC段上做匀速直线运动，到达倾斜段DP上某位置，物块I和n与轨道 BC段的动摩擦因数 尸 0.2, g= 10 m/s2, sin 37 = 0.6, cos 37= 0.8.求：
(1)物块i和n在BC段上做匀速直线运动的速度大小； ⑵物块I和n第一次经过圆弧段C点时，物块i和n对轨道压力的大小. 答案 (1)2 m/s (2)18 N 解析(1)物块I和n粘在一起在BC段上做匀速直线运动，设电场强度大小为 E,物块I带 电荷量为q,物块I与物块n碰撞前速度为V1，碰撞后共同速度为 V2,则 qE = p(m1 + m2)g qEt = m1V1 m1V1= (m1+ m2)V2 联立解得V2= 2 m/s; ⑵设圆弧段CD的半径为R,物块I和n经过C点时圆弧段轨道对物块支持力的大小为F N 则 R(1 - cos 0)= h V22 F N- (m1 + m2)g= (m1+ m2) — 解得：F N = 18 N，由牛顿第三定律可得物块I和n对轨道压力的大小为 18 N. 拓展训练1 (多选)(2018全国卷川21)如图2, 一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下 极板附近，与极板距离相等.现同时释放a、b,它们由静止开始运动.在随后的某时刻t, a、 b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面. a、b间的相互作用和重力可忽略.下列说确 的是( )
专题三动量与能量 思想方法提炼 牛顿运动定律与动量观点和能量观点通常称作解决问题的三把金钥匙.其实它们是从三个不同的角度来研究力与运动的关系.解决力学问题时，选用不同的方法，处理问题的难易、繁简程度可能有很大差别，但在很多情况下，要三把钥匙结合起来使用，就能快速有效地解决问题. 一、能量 1.概述 能量是状态量，不同的状态有不同的数值的能量，能量的变化是通过做功或热传递两种方式来实现的，力学中功是能量转化的量度，热学中功和热量是内能变化的量度. 高中物理在力学、热学、电磁学、光学和原子物理等各分支学科中涉及到许多形式的能，如动能、势能、电能、内能、核能，这些形式的能可以相互转化，并且遵循能量转化和守恒定律，能量是贯穿于中学物理教材的一条主线，是分析和解决物理问题的主要依据。在每年的高考物理试卷中都会出现考查能量的问题。并时常发现“压轴题”就是能量试题。 2.能的转化和守恒定律在各分支学科中表达式 (1)W合=△E k包括重力、弹簧弹力、电场力等各种力在内的所有外力对物体做的总功，等于物体动能的变化。(动能定理) (2)W F=△E除重力以外有其它外力对物体做功等于物体机械能的变化。(功能原理) 注：(1)物体的内能(所有分子热运动动能和分子势能的总和)、电势能不属于机械能 (2)W F=0时，机械能守恒，通过重力做功实现动能和重力势能的相互转化。 (3)W G=-△E P重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。重力势能 变化只与重力做功有关，与其他做功情况无关。 (4)W电=-△E P 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。在只有重力、电场力做功的系统内，系统的动能、重力势能、电势能间发生相互转化，但总和保持不变。 注：在电磁感应现象中，克服安培力做功等于回路中产生的电能，电能再通过电路转化为其他形式的能。 (5)W+Q=△E物体内能的变化等于物体与外界之间功和热传递的和(热力学第一定律)。 (6)mv02/2=hν-W 光电子的最大初动能等于入射光子的能量和该金属的逸出功之差。 (7)△E=△mc2在核反应中，发生质量亏损，即有能量释放出来。(可以以粒子的动能、光子等形式向外释放)
动量和能量 第一讲答案 训练1:（1）根据动量守恒：v M m mv )(0+= 系统机械能的减少量：2220111222 E mv mv Mv mgl μ?=--= （2）m 、M 相对位移为l ，根据能量守恒得：Q mgl μ=，可解出L 训练2:小球与斜面之间的摩擦力对小球做功使小球的机械能减小，选项A 错误；在小球运动的过程中，重力、摩擦力对小球做功，绳的张力对小球不做功．小球动能的变化等于重力、摩擦力做功之和，故选项B 、D 错误，C 正确． 训练3:（1）由A 到B 过程，根据动能定理：mgR=2 1m v 2 ∴物体到达B 点时的速率v =gR 2=8.0102??=4m/s （2）由A 到C 过程，由动能定理：mgR －μmgs ＝0 ∴ 物体与水平面间的动摩擦因数μ=R /s =0.8/4=0.2 训练4:（1）根据机械能守恒 E k =mgR （2）根据机械能守恒 ΔE k =ΔE p mv 2=12 mgR 小球速度大小 v=gR 速度方向沿圆弧的切线向下，与竖直方向成30° （3）根据牛顿运动定律及机械能守恒，在B 点N B －mg=m v B 2R ,mgR ＝12 mv B 2 解得 N B =3mg 在C 点：N C =mg 训练5: ①小球经过B 点时，重力与支持力的合力提供向心力，由公式可得：R v m mg F B NB 2=- 解得：mg F NB 3= ②小球离开B 点后做平抛运动，在竖直方向有：221gt R H =- 水平方向有：t v S B = 解以上两式得： R R H S )(2-= ③由R R H S )(2-=，根据数学知识知，当R R H =-（即2 1=H R ）时，S 有最大值，其最大值为：H R R S m ===222 训练6:（1）物块沿斜面下滑C 到B 的过程中，在重力、支持力和摩擦力作用下做匀加速运动，设下滑到达斜面底端B 时的速度为v ，则由动能定理可得：21cos 0sin 2 h mgh mg mv μθθ-?=- 所以 v = 代入数据解得：0.6=v m/s （2）设物块运动到圆轨道的最高点A 时的速度为v A ，在A 点受到圆轨道的压力为N 。 物块沿圆轨道上滑B 到A 的过程中由动能定理得：2211222 A mg r mv mv -?=- 物块运动到圆轨道的最高点A 时，由牛顿第二定律得：r v m mg N A 2=+ 由以上两式代入数据解得： N =20N 由牛顿第三定律可知，物块运动到圆轨道的最高点A 时，对圆轨道的压力大小N A =N =20N 训练7:20381mv M m E ??? ?? -=? g h M mv s 20=
初中物理效率问题
效率计算问题 我们已学过机械效率，而在近些年的中考中，效率已不再局限于机械效率，凡是涉及到能量的转移或转化，都会涉及到效率问题。在能量的转移（或转化）中，转移（或转化）之后的能量与转移（或转化）之前的能量的比值就是效率（或叫转移率或转化率），思考下面的一些实例，就可理解效率问题。 一、热效率 1、我们生活的佳木斯地区，到了冬季，因日照时问短，太阳能热水器的水达不到所需温度，为此人们研制了太阳能、电能两用热水器．大鹏家最近就安装了一台这样的两用热水器，如图所示，铭牌如下： （1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时需要吸收多少热量？（1L=10-3m3）（2）大鹏将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为热能） （3）在上述（2）情况下，加热器正常工作实际用了3小时，则此热水器的效率为多少？
（4）仅就太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？（写出一条即可） 2、每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到 80℃。（热值为2.4×107J/kg）求： （1）水需要吸收的热量。 （2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧 多少千克秆浆煤。 3、简易太阳能热水器的受光面积1 .4m2,内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是8×104J,如果60％的热量被水吸收,问:20℃的水晒3h后水温升高到多少摄氏度？（水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)） 4、太阳能热水器是利用太阳能来对水加热的一种设备。小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10米高的屋顶上，现需要将初温为10℃100kg的水，加热到60℃，则：（g取10N/kg） （1）把这些水从地面送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？ （3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热，其电辅助加热设备的功率为1500W，热效率是70%，若不计热损失，加热这些水需要多长时间？
专题2 动量与能量 思想方法提炼 牛顿运动定律与动量观点和能量观点通常称作解决问题的三把金钥匙.其实它们是从三个不同的角度来研究力与运动的关系.解决力学问题时，选用不同的方法，处理问题的难易、繁简程度可能有很大差别，但在很多情况下，要三把钥匙结合起来使用，就能快速有效地解决问题. 一、能量 1.概述 能量是状态量，不同的状态有不同的数值的能量，能量的变化是通过做功或热传递两种方式来实现的，力学中功是能量转化的量度，热学中功和热量是内能变化的量度. 高中物理在力学、热学、电磁学、光学和原子物理等各分支学科中涉及到许多形式的能，如动能、势能、电能、内能、核能，这些形式的能可以相互转化，并且遵循能量转化和守恒定律，能量是贯穿于中学物理教材的一条主线，是分析和解决物理问题的主要依据。在每年的高考物理试卷中都会出现考查能量的问题。并时常发现“压轴题”就是能量试题。 2.能的转化和守恒定律在各分支学科中表达式 (1)W合=△E k包括重力、弹簧弹力、电场力等各种力在内的所有外力对物体做的总功，等于物体动能的变化。(动能定理) (2)W F=△E除重力以外有其它外力对物体做功等于物体机械能的变化。(功能原理) 注：(1)物体的内能(所有分子热运动动能和分子势能的总和)、电势能不属于机械能 (2)W F=0时，机械能守恒，通过重力做功实现动能和重力势能的相互转化。(3)W G=-△E P重力做正 功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增加。重力势能变化只与重力做功有关，与其他做功情况无关。 (4)W电=-△E P 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。在只有重力、电场力做功的系统内，系统的动能、重力势能、电势能间发生相互转化，但总和保持不变。 注：在电磁感应现象中，克服安培力做功等于回路中产生的电能，电能再通过电路转化为其他形式的能。 (5)W+Q=△E物体内能的变化等于物体与外界之间功和热传递的和(热力学第一定律)。 (6)mv02/2=hν-W 光电子的最大初动能等于入射光子的能量和该金属的逸出功之差。 (7)△E=△mc2在核反应中，发生质量亏损，即有能量释放出来。(可以以粒子的动能、光子等形式向外释放) 动量与能量的关系 1.动量与动能 动量和能量都与物体的某一运动状态相对应，都与物体的质量和速度有关.但它们存在明显的不同：动量的大小与速度成正比p=mv；动能的大小与速度的平方成正比Ek=mv2/2p2=2mE k 动量是矢量而动能是标量.物体的动量发生变化时，动能不一定变化；但物体的动能一旦发生变化，则动量必发生变化. 2.动量定理与动能定理 动量定理：物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量.△p=I，冲量I=Ft是力对时间的积累效应 动能定理：物体动能的变化量等于外力对物体所做的功.△E k=W，功W=Fs是力对空间的积累效应. 3.动量守恒定律与机械能守恒定律 动量守恒定律与机械能守恒定律所研究的对象都是相互作用的物体系统，(在研究某个物体与地球组成的系统的机械能守恒时，通常不考虑地球的影响)，且研究的都是某一物理过程.动量守恒定律的内容是：一个系统不受外力或者所受外力之和为0，这个系统的总动量保持不变；机械能守恒定律的内容是：在只有重力和弹簧弹力做功的情形下，系统机械能的总量保持不变 运用动量守恒定律值得注意的两点是：(1)严格符合动量守恒条件的系统是难以找到的.如：在空中爆炸或碰撞的物体受重力作用，在地面上碰撞的物体受摩擦力作用，但由于系统间相互作用的内力远大于外界对系统的作用，所以在作用前后的瞬间系统的动量可认为基本上是守恒的.(2)即使系统所受的外力不为
理想气体等温、绝热膨胀过程中的 热功转化和能量转化效率的不一致性 1、对等温过程的描述的困惑 (2) 2、等温膨胀的条件 (3) 3、等温膨胀过程中外力输出功的计算 (8) 4、等温收缩过程中外力的输出功 (11) 5、等温过程中所参与外力的输出功的性质 (14) 6、等温膨胀过程的能量转换效率 (14) 7、准静态绝热膨胀的性质讨论 (19) 概述： 本文主要讨论了在学习理想气体等温过程中存在的困惑。 分析了理想气体等温膨胀所需要的条件，认为理想气体没有绝对意义上的等温过程，现实中的等温过程是有无数个微小温差的非等温过程组成；认为准静态等温膨胀过程是无法自主进行，是在外力作用下的被动热力学过程；认为等温膨胀过程进行中需要外力消耗能量对外部环境做功，并给出了功的计算方法。 分析了等温膨胀过程中能量转换效率，认为在考虑外力消耗能量情况下，能量转换效率是不能达到100%的。分析了等温膨胀过程中的能量转换效率的计算方法及影响因素，认为等温膨胀过程中能量转换效率仅和始末状态的压强比值 K相关。 P K取值，等温膨胀能量转换效率变化曲线图。 绘制了随不同P 讨论了准静态绝热膨胀过程中的热力学性质，认为理想气体的准静态绝热膨胀也是要借助外力参与的被动热力学过程。认为在计算准静态绝热膨胀过程能量转化效率时，和等温膨胀一样，也必须考虑在整个过程中所参与的外力F 在膨胀过程中消耗能量这一因素。
1、对等温过程的描述的困惑 我们在用图形说明等温膨胀过程的时候，往往用下面的例子： 一个内部是理想气体的气缸，放在恒温槽内，活塞上有一堆细 沙，每次拿掉一粒，该膨胀过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态，这样气缸内的气体所经历的过程就是等温过程。 这样的等温膨胀过程，就实现了对外界做功，气缸输出功的一 部分转变为移出沙子的重力势能，一部分用来克服外压。 现在的问题是，我们在移出沙子的过程中要不要消耗能量？ 理想气体的等温过程方程为： =V p V p 2211 在p-V 图13-9 如图13-9(或 增加)o p
《大学化学先修课》课程小论文 第十章小论文 题目：提高原电池能量转换效率有效方法 xxxxxxxxx xxxx 摘要： 提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥，保持电中性就是化学原电池的盐桥起到电荷“桥梁”的作用，保持两边的电荷平衡以防止两边因为电荷不平衡（一边失去电子，一边得到电子造成的）而阻碍氧化还原反应的进行。实验证明，对于双液锌铜原电池，使用盐桥后原电池的能量转化率可提高很多。 关键词：原电池能量转换效率盐桥双液原电池 正文： 课堂上，曾经讲过提高原电池能量转换效率有效方法之一是利用盐桥，盐桥常出现在原电池中，通常是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸钾溶液构成的。用来在两种溶液中转移离子。 [1] 盐桥作用的基本原理是：由于盐桥中电解质的浓度很高，两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥，故两个新界面上产生的液接电位稳定。又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等，故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等，从而使液接电位减至最小以至接近消除。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，可使由它连接的两溶液保持电中性。导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路，保持电中性就是化学原电池的盐桥起到电荷“桥梁”的作用，保持两边的电荷平衡以防止两边因为电荷不平衡（一边失去电子，一边得到电子造成的）而阻碍氧化还原反应的进行。[2] 带有盐桥的原电池中负极没有和反应物溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎全部转化为电能；而没有盐桥的原电池中的负极与反应物溶液直接接触，两者会发生置换反应，电子直接从还原剂转移给氧化剂，就没有电子通过外电路的定向移动，即没有形成电流，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。[3]实验证明，对于双液锌铜原电池，使用盐桥后原电池的能量转化率高达90.76%[4] 采用双液原电池是提高能量转换效率的有效办法。 如图所示，即为双液原电池。
能量转化专题 1.（2019宜宾，10）我们每天都在产生大量垃圾，合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题。某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200kg燃料油，若燃料油的热值为 4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧放出的热量为________J，燃料油燃烧时发热，燃料油的化学能转化为________能。 2.（2019威海，13）人们在使用手机时，芯片上晶体管中的电阻会发热，是将电能转化为能；手机通话过程中，是利用来传递信息的。 3.（2019天津，17）如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。 4.（2019贵阳，15）柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断________（选填：“增大”“减小”或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的________能，使其温度更高、压强更大。 5.（2019广东，9）某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲裎。如图为冲程工作示意图，活塞向运动，燃料混合物被压缩，在这个过程中机械能转化为。
6.（2019南充，3）下列说法中，错误的是 A. 人体正常体温约为37℃ B. 秋冬的早晨出现的雾属于汽化现象 C. 物体温度降低时内能减少，温度升高时内能增加 D. 热机是将内能转化为机械能的机械 7.（2019广安，9）下列关于能量的说法中，正确的是（）A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 8.（2019巴中，6）下列关于内燃机说法正确的是（）A．柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物 B．汽油机气制顶部有喷油嘴 C．做功冲程中内能转化为机械能 D．内燃机功率越大，效率越高 9.（2019达州，3）下列关于热现象的说法中正确的是（）A．物体的温度越高所含的热量越多 B．内燃机的做功冲程将机械能转化成内能 C．打扫卫生时灰尘飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动D．物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强10.（2019内江，9）下列列说法正确的是（） A．汽车司机使用安全带是为了减小惯性
例析生态系统中能量流动转换率的计算 能量流动的知识，是高中生物教材中为数不多的几个“应用级”知识点之一，且能量总是寓于物质之中，所以计算干物质量的量值也就是计算能量的量值。因此关于这方面的题目也较多和有一定的难度，特别是关于能量流动的计算问题。要做好生态系统中能量流动的转换率的计算题，首先要理解食物链、食物网和同一营养级的关系，其次要理解生态系统中能量流动的过程和规律。而常见的题型可分为以下几种： 1、关于自然生态系统中某一食物链中能量流动的计算 ⑴根据能量流动效率直接计算 生态系统的总能量=第一营养级（生产者）通过光合作用固定的太阳能的总量 ① ② 某一营养级得到的能量 = 第一营养级的能量 × (转换率)某一营养级数-1 ③ 第M 营养级得到的能量 = 第N 营养级的能量 × (转换率)M-N ④ 例1：假定某生态系统中有绿色植物，蛙、蛇、鹰、昆虫和食虫鸟等生物，此生态系统的总能量为24000千焦，如营养级之间能量转化效率为15%，第三营养级和第四营养级所利用的能量分别是（ ）。 例2：某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W 1和W 2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（ ）。 A. B. C. D. ⑵根据隐含的能量流动数量关系进行计算 例3：某生态系统中已知鹰增重2kg 要吃10kg 小鸟，小鸟增重0.25kg 要吃2kg 昆虫，而昆虫增重100kg 要吃掉1000kg 绿色植物，若各营养级摄入的食物，除消耗于呼吸作用等耗能过程外，其余都转化为能量。那么，鹰对绿色植物能量的利用率是多少？（ ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% ⑶根据理论的传递效率和食物链进行有关“最值”问题的计算： 解答此题的关键有两点，一是要掌握能量传递效率为10％～20％，二是要注意“至少”和“最多”这两个关键词。 例4：在“棉花→棉芽→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果一只食蚜蝇要有5m 2生活范围才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活范围至少是（ ） A.5×103m 2 B.5×104m 2 C.53m 2 D.54m 2 ⑷综合光合作用和呼吸作用中能量固定和能量释放的关系，运用能量流动的传递效率，推理计算： 例5：在某草原生态系统中，某食物链生产者释放出60mol 的氧气，则所固定的太阳能中， 某一营养级得到的能量 上一营养级的总能量 ×100% 两个营养级之间能量流动的转换率 =