中考试题常以设备(汽车、电热水器等)的效率为载体，围绕有效利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。

效率问题：

能量在转移或转化过程中没有完全得到有效利用，存在能量损失，所以出现“效率”问题。广泛意义下的效率η＝W有/W总×%。

在解决“效率”问题时，需要分析清楚能量转移或转化过程中能量的“来源”和能量的“主要用途”，从而正确理解广泛意义上的“效率”问题。

类型一　电能转化时的效率

例1物理实验室中有一个微型电动机，铭牌上标有“12V　3W”的字样，电动机内部线圈电阻为3.2Ω。为方便研究，可将其看作一个没有电阻的理想电动机M与线圈电阻R内串联，如图所示。求：

(1)电动机正常工作时的电流。

(2)电动机正常工作时，其内部线圈电阻R内消耗的电功率。

(3)电动机正常工作时的工作效率。

[解析]电动机是非纯电阻电路，工作时消耗的电能转化为机械能和内能。

(1)电动机正常工作时的电流：I额＝P额/U额＝3w/12v＝0.25A；

(2)电阻R内消耗的电功率：P内＝I额2R内＝(0.25A)2×3.2Ω＝0.2W；

(3)由于电动机正常工作时，将消耗的电能转化为机械能和内能，根据η＝E机/W电可得η＝W电-E机/W电＝93.3%。

点评：解答电动机的效率时，要先分析电动机的作用，它是将电能转化为机械能的电动机械，因此它消耗的电能是总能量，有用功是机械能，而在转化的同时会产生额外功(忽略摩擦)——内能(即电流通过线圈时所产生的热量)，所以电动机的效率η＝W电W机械＝W电W电－Q＝UItUIt－I2Rt。

例2某家庭用一个标有“V0W”的电热水器来烧水。该电热水器正常工作20min，可将质量为5kg、温度为20℃的水加热到60℃。水的比热容为4.2×J/(kg·℃)。求这段时间内：

(1)水吸收的热量。

(2)电热水器消耗的电能。

(3)电热水器的热效率(水吸收的热量与消耗的电能之比叫热效率)。

[解析](1)水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×J/(kg·℃)×5kg×(60℃－20℃)＝8.4×J；(2)t＝20min＝s，电热水器消耗的电能：W＝Pt＝0W×s＝1.2×J；(3)电热水器的热效率：η＝Q吸/W＝8.4×J/1.2×J＝70%。

点评：电热水器热效率的总能量用所消耗的电能来量度，有效利用的能量用被加热的物体吸收的热量来量度。

例3研究表明，日常使用的白炽电灯正常工作时，电能转化为内能和光能的比例是9∶1，由此可知白炽电灯的发光效率为________%；而一般节能灯的发光效率为30%，故一只功率为________W的节能灯就可以达到60W的白炽灯的亮度。

[解析]白炽灯消耗的电能转化为光能和内能，根据能量守恒定律可知，W电＝W光＋W内，发光效率η＝W光/W电＝1/10＝10%；

节能灯的发光亮度要和白炽灯相同，就需要让两者工作时获得的光能相同，即W白η白＝W节η节，P白tη白＝P节tη节，所以P节＝20W。

点评：白炽灯发光时，可以将电能转化为内能和光能，而白炽灯的工作目的是用来发光的，光能是有用能量，散发出去的热量是不需要的部分。

类型二　燃料燃烧设备的效率

本类型包括热机的效率、各种燃具的效率等。

例4汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展。某型号四轮汽车，当它以15m/s的速度在平直路面上匀速行驶时，受到的阻力为N，每行驶km消耗汽油量为8L。完全燃烧1L汽油释放的能量为3.6×J。求：

(1)汽车以15m/s的速度匀速行驶时牵引力的功率。

(2)汽车以15m/s的速度匀速行驶时汽车的效率。

[解析](1)功率公式为P＝W/t，又因为W＝Fs，则P＝Fv；汽车匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，所以F＝F阻，即可求得牵引力的功率。

(2)已知汽油的热值q＝3.6×J/L和消耗的汽油的体积V，可利用Q＝qV求得汽油完全燃烧放出的热量，利用公式W＝Fs求出汽车做的功，即可利用公式η＝W/Q求出汽车的效率。计算过程如下：

(1)F牵＝F阻＝N，v＝15m/s，P＝F牵v＝N×15m/s＝W。

(2)W＝F牵s＝N×m＝6×J，Q＝qV＝3.6×J/L×8L＝2.88×J，η＝W/Q＝6×J/2.88×J＝20.8%。

点评：在理解汽车效率问题时，简单说就是“喝了多少油，走了多少路，做了多少功”，总能量用所耗汽油完全燃烧时放出的热量来量度，有效利用的能量一般用牵引力做的功来量度。

例5小宇为了测家中煤炉的效率，用煤炉将10kg水从20℃加热到℃，燃烧了0.77kg的烟煤。[水的比热容是4.2×J/(kg·℃)，烟煤的热值为3×J/kg]问：

(1)10kg的水吸收的热量是多少焦耳？

(2)此煤炉的效率是多少？

[解析](1)水吸收的热量：Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×J/(kg·℃)×10kg×(℃－20℃)＝3.36×J；

(2)烟煤完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.77kg×3×J/kg＝2.31×J，则煤炉的效率：η＝Q吸/Q放≈14.5%。

点评：解答燃具的效率问题时，有效利用的能量用被加热的物体吸收的热量来量度，总能量用所耗燃料完全燃烧所放出的热量来量度。

类型三　抽水机的效率

例6春季旱情严重，为了全力抗旱保苗，政府下拨专项资金打井蓄水。某物理兴趣小组对一水井进行了考察，小组的同学用细线拴住一石块缓慢沉到水底，测出井中的水的深度为3m；并观察到安装在井中的抽水机铭牌上的部分参数，如下表所示。(其中流量m3/h表示抽水机1h正常抽水m3，g取10N/kg)求：

型号：8B12流量：m3/h

功率：10kW质量：kg

(1)若该抽水机连续正常工作1h，把水抽高8m，抽水机至少对水做了多少功？

(2)此时抽水机的效率是多少？

[解析](1)知道抽水机每小时正常抽水量，利用W＝Gh＝mgh＝ρ水Vgh求抽水机对水做的功。W＝ρ水Vgh＝1×kg/m3×m3×10N/kg×8m＝2.4×J；

(2)从铭牌知道抽水机的功率，可求抽水机抽水消耗的电能(总能量)；再利用效率公式求抽水机的效率。W总＝Pt＝00W×3s＝3.6×J，抽水机的效率：η＝W有/W总＝66.7%。

点评：此类题型中的有用功W有用＝Gh，但是G往往很难求，一般利用水的体积间接求出水的重力G；而总功则是抽水机抽水做的功，W总＝Pt，P是抽水机的功率，t是抽水时间。

类型四　太阳能利用效率

例7如图所示是一种太阳能照明灯，太阳能电池板供一只“12V　9W”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，平均1h内得到的太阳辐射能约为0.4×J，太阳光照射一天(不考虑天气影响，以8h计算)，恰好可供电子节能灯正常工作10h。求太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？(结果保留整数)

[解析]根据题目提供的条件，可以求出每天(8h)太阳能电池板吸收的太阳能，这是总能量；由电子节能灯的铭牌参数可以知道电子节能灯正常工作时的电功率，又知道工作时间，利用W＝Pt求消耗的电能，即转化的有用能量；再利用效率公式求太阳能照明灯利用太阳能的效率。解题过程如下：每天(8h)太阳能电池板吸收的太阳能：W总＝0.4×J/h×8h＝3.2×J，电子节能灯正常工作10h消耗的电能：W有用＝Pt＝9W×10×3s＝3.24×J，太阳能照明灯利用太阳能的效率：η＝W总W有用＝3.2×J3.24×J≈10%。

点评：常见的太阳能转换器有两种：太阳能热水器和太阳能电池板，太阳能热水器有效利用的能量用水吸收的热量来量度，太阳能电池板有效利用的能量常用用电器所消耗的电能来量度，而总能量用太阳能转换器所接收的太阳能来量度。