效率题分析
6页1、效率题分析能源是不能直接利用的,必须通过转换装置经过转换后才能被利用。只要能量转化必有效率问题,自从人类学会了利用能源,能源转换装置从原理上始终没有改变,应用最为普遍的仅为两种:一种锅炉(西方又称外燃机);另一种是内燃机。二者统称热机。全球已知的化学能源和原子能源都是通过热机转换的。热机是能源转换装置,转换过程中热损失是不可避免的,热机热效率不仅仅是关系使用成本问题,更主要的是反映能源利用率,因此,热机热效率一直是热机技术发展的焦点,也是开发能源,保护环境研究的最有效的方法。效率是个通用概念,初中物理主要学习机械效率、热效率、热机的热效率。 已知能源种类很多。按物质存储能量的性质归类有:物理能、化学能和原子能。1.物理能物理能存在于物质的形态中,物质释放能量或者是存储能量都不会不变物质的物理特性。如:光能、势能、动能等。这些物质在释放能量后只改变了物质的相对物理特性,势能如:水从高处流向低处。动能如:风从高速降减为低速。地球表面物理能能量虽然巨大,但是单位质量下的存储量却很小,物理能源分布分散,现代技术条件下,利用率很有限,而且开发物理能是一项巨大的社会工程。目前,除水资源开发量较大以
2、外,光能、风能尚处于研究阶段,人类目前开发物理能总量大约占能源总需求量的2%左右。物理能转换通常以发电为主。2.化学能化学能存在于物质的组织结构中,物质释放能量或吸收能量都会改变物质的物理特性。如:煤炭、石油、天然气、植物茎杆、木柴。这些物质在释放热能后通常转换为CO2,CO2通过光合作用转换还原成碳氢化合物,如:植物茎杆、木柴,植物茎杆和木柴在特殊条件下聚合成元素碳和碳氢化合物,如:煤炭、石油、天然气。化学能在单位重量下的存储量要比物理能大的多,而且能源种类较多,分布广,转换温度适宜,转化方式简单,安全可靠,是人类最理想的能源,也是应用最为普遍能源,人类目前开发利用化学能总量大约占能源总需求量的95%左右。化学能转换必须依靠热机实现。3.原子能原子能存在于物质组织结构的元素中,物质释放热能或存储热能都会改变物质的化学性质。如:铀、钚、钍等。这些物质元素在释放热量后,衰变为氮,氮在超压下吸收热能还原成元素物质,铀、钚、钍等。原子能在单位重量下的存储量是巨大的,大约是化学能的1000万倍,原子能能源资源很有限,并且非常危险,投资巨大,从探矿、开采、运输、提炼、存储、使用等整个过程,工作人
3、员必须谨慎从事,因此,利用原子能是一项难度很大的系统工程,人类目前利用原子能总量大约占能源总需求量的3%左右。原子能转换必须要通过热机。一、 机械效率(从做功的角度定义)使用机械时,所做的有用功跟总功的比值叫做机械效率。=W有/W总100%。对机械效率的计算涉及到功的计算,简单机械有关知识,以及有关力的合成知识,这些知识课标要求很低,或者不要求,所以单纯或复杂的机械效率计算题不应该考。1、滑轮组在建筑中应用广泛,如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物提高5m,所用的拉力是600N。求:(1)所做的有用功;(2)工人做的总功;(3)动滑轮的重;(4)滑轮组的机械效率。2、如图所示,小强在30s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6m,已知物体A重为800N,它受到的摩擦力为60N,小强所用拉力为25N,则A的重力做功为_J,拉力的功率为_W,此滑轮组的机械效率为_.3、某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。他做了如图所示的实验,并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程,下列说法中不正确的是( )A. 根据、两次实验可知:滑轮组的
4、机械效率与绳子的绕法无关B. 根据、两次实验可知:同一滑轮组提起物重越大,机械效率越低C. 根据该同学的探究结论可知,通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率D. 为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律思路分析:机械效率和哪些因素有关4、(2010烟台)随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦)(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?(2)小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些,请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确(3)求两种方案的机械效率之比?(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由二、 热机效率(从能量转化的角度定义,内能转化为机械能)教材定义:热机的效率是指用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧时
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