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能量转化与守恒解答题专练-2026年中考科学专题
1.如图甲所示为小明家的电饭锅,铭牌上附有中国能效标识,从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级,额定电压为220V,加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示,有加热和保温两挡,由开关S调节,其中R1和R2均为发热电阻,且阻值不随着温度的变化而改变。求:
(1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率,他关闭家里的其它用电器,让电饭锅处于“保温”状态下正常工作,观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少
(2)电阻R1、R2的阻值分别为多少
(3)小明上网查询了解,国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时,三级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η<86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试:在加热状态下,将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃,电饭锅正常工作用时700s。已知 请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
2. 2025年9月1日,电动自行车强制性新国标正式实施。小金购买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图),部分参数如表所示。已知小金质量为60千克,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
项目 参数
最高车速(千米/小时) 25
整车质量(千克) 40
电动自行车最大功率(瓦) 400
(1)骑行过程中,骨骼肌收缩所需的能量主要来源于 (选填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”);
(2)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功?
(3)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?
3.如图是某高压蒸气压力控制装置的示意图。当阀门S(重力忽略,高度为10cm,底面积为2cm2,)受到的蒸气压力超过其安全值时,阀门就会被顶起释放一些蒸气来降低压力,该装置相当于一根杠杆(杠杆自重忽略)。若OA=0.2m,AB=0.6m,物体C重30N。
(1)杠杆平衡时,A点受到的支持力是多少牛
(2)装置内如果气压过高会引发安全事故,为降低装置的安全气压值,可采取的方法有 (写出一条即可)。
(3)若要放气降压,阀门需被抬升,下表面超出出气口才能释放蒸气。那么放气一次,蒸气需要对阀门至少做多少功
4.某小组为研究某款“暖宝宝”的成分组成及发热原理,仔细阅读其说明书(如图1)后进行如下实验:
实验一:取20.0g该款暖宝宝内黑色粉末,加入足量稀盐酸,充分反应后收集到干燥气体0.6g(除铁粉外,其他成分不与稀盐酸反应);
实验二:将暖宝宝内材料置于密闭容器中,利用传感器测得一段时间内氧气浓度、相对湿度持续下降,温度持续升高,如图2所示。
(1)计算该黑色粉末中铁粉的质量分数(写出计算过程);
(2)结合传感器数据变化,说明暖宝宝发热过程中铁粉与 发生反应;
(3)暖宝宝是通过 方式使人体内能增加,从而起到保暖作用的。
5.某校的学生发明的电热课椅主要由坐垫和脚踏组成,它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝 R1、R2的阻值分别为260Ω、150Ω,脚踏内的电热丝 R3的阻值为400Ω。闭合开关S1,调节开关S2,可以使脚踏分别处于“低温档”、“中温档”、“高温档”(不考虑温度的变化对电阻的影响)
(1)开关S1闭合,S2接b触点时,总电阻为多大
(2)该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦
(3)当脚踏处于中温档时,坐垫与脚踏在10秒内产生的热量是多少焦
6.肥胖可能会引起许多慢性疾病,某人用如图所示的健身拉力器进行减肥训练,配重由若干金属块(每块质量为10kg)组成。锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。(杆重、绳重、摩擦均不计, g取10N/ kg)
(1)拉力器上的滑轮均属于 (选填“定”或“动”)滑轮。
(2)若该人的质量为85kg,他一次最多能拉起 块金属块。
(3)当他选择6块金属块时,把拉杆向下拉动0.5米,若累积拉动100次,其拉力共做了多少功 假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功,则相当于消耗多少克脂肪 (已知1 克脂肪在体内完全氧化释放37.5千焦的能量),
7.在学校科技节上、质量为40kg,最大力量为550N的小明,要将一个100kg的设备提升到3m 的展台上。他找到两个质量为1kg的滑轮,以及足够长的绳子,搭建如图装置。
(1)本次将设备提上3m高展台做的有用功是多少
(2)在搬运过程中,不计绳重和摩擦,该测试组的机械效率为多少 (保留一位小数)
(3)利用该滑轮组,小明仪靠自身去拉自由端绳子,能否将设备运上展台,请计算说明
8.2025年5月,我国首批五座9000吨级气膜粮仓充气成型,如图甲。气膜粮仓外层为PVDF材料层,反射太阳光且防水;中间层为聚氨酯材料层,导热系数远低于混凝土建材;内层为钢筋混凝土层,起主要支撑作用。
(1)气膜粮仓相当于给传统粮仓“穿上了一件雨衣和棉衣”,“棉衣”指的是____;
A.PVDF 材料层 B.聚氨酯材料层 C.钢筋混凝土层
(2)在粮仓中储存小麦后,再将高浓度氮气充入粮仓,形成低氧环境。从物质的分类角度分析,高浓度氮气属于 ;
(3)工程上,常用测量“压强差半衰期”的方法来检测粮仓的气密性。
原 理 操 作
用风机将空气吹入粮仓内,使粮仓内外达到一定的压强差。停机后,由于漏气,粮仓内外的压强差逐渐减小。根据压强差衰减到一定程度的时间,判断气密性的好坏。 测量人员仔细观察压强差的变化,当压强差下降到500帕时,用秒表开始计时。当压强差下降到250帕时,停止计时。秒表的示数即为本次测定的“压强差半衰期”。
①检测现场,某风机功率是11千瓦,则该风机正常工作1分钟消耗的电能为 焦耳;
粮仓气密性分级表
级别 I II III IV V
压强差半衰期t(分钟) t≥8 1≤t<3 t<1
②此次测量粮仓内外压强差随时间变化的数据处理如图乙。对照“粮仓气密性分级表”,该气膜粮仓气密性达到 级别。
9.小科所在的项目化学习小组以“探秘家用电热加湿器”为主题开展活动。
请回答:
(1)【项目一】科学原理
电热加湿器靠电流的 工作。某家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示。加湿器的电热丝(阻值不变)浸没在加热仓的水中产生热量,使加热仓中水沸腾变成水蒸气喷出,增加环境湿度,当加热仓中的水减少到一定程度时,自动阀门智能打开,水由储水箱进入加热仓中。
(2)【项目二】功率调试
已知电热丝R1的电阻值为1210Ω,气雾调节器R2的最大阻值为1210Ω。小科认为气雾调节器 R2的滑片调至某一端点时,加湿器的运行功率最大,则最大运行功率★为多少
(3)加热仓内装满了初温为20℃的水,小科启动加湿器,以最大功率运行,则水达到沸腾产生水蒸气所需的加热时间为多少 室内环境为1个标准大气压,电热丝的电热转化效率为50%]
(4)【项目三】节能探讨
小科认为:当气雾调节器R2的滑片调至另一端点时,电热加湿器以最低气雾量工作时最节能。与最大运行功率下工作相比,电热加湿器以最低气雾量工作10小时可以节约多少电能
10.截至2025年底,我国新能源汽车销量连续多年居全球首位。
【驱动原理】如图甲是某品牌油电混合动力汽车的驱动原理图,该车行驶动力可由电动机或发动机(发动机是内燃机)单独提供,也可由二者同时提供。
【驱动方式】
方式一:纯电驱动
(1)通过充电桩给该车的电池充电,充电过程中,能量的转化形式为: 。
(2)该汽车的质量(满载,含乘客)为3t,采用纯电动机驱动,以15m/s的车速正常匀速行驶时,汽车受到的平均阻力为车重的0.02倍。则此时汽车的输出功率为 W。
(3)方式二:燃油驱动
当电池电量不足时,可由发动机单独提供动力。发动机通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功,其工作过程如图乙所示,则该过程中机械能转化为内能的冲程的是 (填字母)。此时,该车型最低百公里油耗为4kg,这些汽油完全燃烧放出的热量为 J。(汽油热值取
【节能装置】为节约能源,该汽车装有再生制动器,开启时把汽车刹车时消耗的部分动能转化为电能储存在蓄电池中,实现动能的回收利用。
答案解析部分
1.【答案】(1)解:由丙图可知,5min中电饭锅消耗的电能
电饭锅的保温功率
(2)解:由乙图可知,闭合开关S,电路中只有R1,电功率较大,为加热状态;断开开关S,R1与R2串联,电功率较小,为保温状态。根据P=UI,
R1的电阻为
R1和R2的总电阻为
R2的电阻为R2=R总-R1=550Ω-40Ω=510Ω
(3)解:由题可知,水升高的温度 t=100℃-23℃=77℃
水吸收的热量Q吸=cm t=4.2×103 J/(kg ℃)×2.2kg×77℃=7.1148×105J
消耗的电能W=Pt=1210W×700s=8.47×105J
加热功率
81%<84%<86%
电饭锅的热效率值达到三级能效
2.【答案】(1)有氧呼吸
(2),
(3)
匀速行驶时的车速
3.【答案】(1)根据杠杆平衡条件 FA ×OA=GC ×OB,
已知 OA=0.2m,AB=0.6m,
所以 OB=OA+AB=0.2m+0.6m=0.8m,GC =30N。
代入公式:FA ×0.2m=30N×0.8m
解得:
所以,杠杆平衡时,A 点受到的支持力是 120N。
(2)C物体从B点往左移
(3)蒸气对阀门的作用力等于 A 点的支持力 F=120N,
阀门需要被抬升的高度 s=10cm=0.1m。
根据功的计算公式 W=Fs,
W=120N×0.1m=12J
所以,放气一次,蒸气需要对阀门至少做 12J 的功。
4.【答案】(1)解:设铁粉中铁的质量为x,
;
解得:x=16.8g。
则该黑色粉末中铁粉的质量分数为:。
(2)氧气和水蒸气
(3)热传递
5.【答案】(1)解: 根据图片可知,当S2接b触点时,R1与R3串联,
此时电路的总电阻:R总=R1+R3=260Ω+400Ω=660Ω。
(2)解: 根据电路图可知,当S2接a触点时,电路只有R3单独工作,此时电路中的总电阻最小,
根据可知,此时电热课椅消耗的功率最大,即处于高温档;
那么高温档的功率为:。
(3)解: 根据电路图可知,档S2接c触点时,R3与较小的电阻R2串联在电路中,此时总电阻较小,总功率较大,则脚踏处于中温档;
电热课椅在10秒内产生的热量:。
6.【答案】(1)定
(2)8
(3)解:当他选择6块金属块时, 人的拉力F拉=m6g=6×10kg×10N/kg=600N,
拉力做的有用功:W=nF拉h=100×600N×0.5m=3×104J;
脂肪需提供的能量:,
则消耗脂肪的质量。
7.【答案】(1)解: G= mg=100千克×10牛/千克=1000牛
W 有用功= Fs= Gh=1000牛×3米=3000焦
答:本次将设备提上3米高展台做的有用功是3000焦。
(2)解: 千克×10牛/千克=10牛
W 额外功=G 动滑轮h=10牛×3米=30焦
焦+30焦=3030焦
焦/3030焦×100%=99.0%
答:在此次搬运过程中,该滑轮组的机械效率为99.0%。
(3)解:F=(G+G 动滑轮)/2= (1000牛+10牛)/2=505牛
505牛<550牛,所以能将设备运上站台。
8.【答案】(1)B
(2)单质
(3)660000;I
9.【答案】(1)热效应
(2)解:气雾调节器R2的滑片调至最左端时,只有R1工作,此时加湿器的运行功率最大,最大运行功率为
答:电热加湿器的最大运行功率为40W。
(3)加热仓内水的质量为
水达到沸腾产生水蒸气时需要吸收的热量
因为电加热丝的热效率为50%所以消耗的电能为
所需的加热时间为
答:水达到沸腾产生水蒸气所需的加热时间为为420s。
(4)当气雾调节器R2的滑片调至最右端时,电热加湿器以最低气雾量工作
此时的功率为
W节约=(P大-P小) t=(40W-20W)×10h=0.02kW×10h=0.2kW·h
答: 可以节约0.2kW·h的电能。
10.【答案】(1)电能转化为化学能
(2)9000
(3)B;
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