最近十年初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題分類解析專題22 能源和可持續(xù)性發(fā)展

1、初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題分類解析專題二十二能源和可持續(xù)性發(fā)展。一、選擇題1. （2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽試題）近年來(lái)全球變暖最主要的原因是 A被大氣吸收的太陽(yáng)輻射增加 B被大氣反射到太空的太陽(yáng)輻射增加C被大氣吸收的地表輻射增加 D被地表反射到太空的太陽(yáng)輻射增加1.答案：C解析：近年來(lái)全球變暖最主要的原因是大氣中溫室氣體增多，被大氣吸收的地表輻射增加，選項(xiàng)C正確。2.（2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽試題）.動(dòng)車組列車進(jìn)站前的減速過(guò)程分為兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段采用“再生剎車”技術(shù)，速度從250km/h減至90km/h，這期間停止動(dòng)力供給，列車依靠慣性繼續(xù)前行，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；第二階段采用機(jī)械

2、剎車，速度從90km/h開始不斷減小直至停止；關(guān)于列車進(jìn)站過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法中正確的是()A.第一階段減小的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，即電能等于減小的動(dòng)能。 B.第一階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，即電能小于減小的動(dòng)能。C.第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能等于減小的動(dòng)能。 D.第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能大于減小的動(dòng)能。 2.答案B解析：列車進(jìn)站過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，第一階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即電能小于減小的動(dòng)能，選項(xiàng)錯(cuò)誤B正確。第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為電能，且內(nèi)能小于減小的動(dòng)能，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。3. （2011全國(guó)初中應(yīng)

3、用物理知識(shí)競(jìng)賽初賽）空氣熱源型熱泵熱水器是利用空氣作為低溫物質(zhì)，通過(guò)介質(zhì)工作物質(zhì)）吸收空氣中的熱能，再利用熱泵技術(shù)（類似電冰箱工作原理）消耗少量的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使介質(zhì)成為高溫物質(zhì)并對(duì)冷水進(jìn)行加熱。熱泵熱水器具有高效節(jié)能、不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)，已列人國(guó)家推廣火炬計(jì)劃。則該種熱水器內(nèi)介質(zhì)汽化的發(fā)生位置和吸放熱情況是（ ）A在低溫物質(zhì)處，介質(zhì)從空氣中吸熱    B在低溫物質(zhì)處，空氣從介質(zhì)中吸熱C.在高溫物質(zhì)處，介質(zhì)從冷水中吸熱     D在高溫物質(zhì)處，冷水從介質(zhì)中吸熱3.答案：A解析：該種熱水器內(nèi)介質(zhì)汽化的發(fā)生位置在低溫物質(zhì)處，介

4、質(zhì)從空氣中吸熱，選項(xiàng)A正確。4.伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)、利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)、一觸即發(fā)的西方國(guó)家與敘利亞戰(zhàn)爭(zhēng)和西方國(guó)家與伊朗戰(zhàn)爭(zhēng)其實(shí)，這一切都與能源有關(guān)！在下列有關(guān)能或能源的討論中，你認(rèn)為錯(cuò)誤的是（ ）A人類社會(huì)面臨能量危機(jī)，總有一天能量會(huì)被消耗殆盡B煤、石油、天然氣等的儲(chǔ)量有限，人類面臨能源危機(jī)21世紀(jì)教育網(wǎng)C很多傳統(tǒng)能源已走向枯竭，但我們可以開發(fā)新的能源D太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、地?zé)崮?、潮汐能?shí)際是無(wú)限的答案：A解析：煤、石油、天然氣等的儲(chǔ)量有限，人類面臨能源危機(jī)，總有一天可以被人類利用的礦石能源會(huì)被消耗殆盡，選項(xiàng)A說(shuō)法錯(cuò)誤。5.（2012湖北黃岡）我國(guó)南海海底蘊(yùn)藏著大量的“可燃冰”，它是天然氣和水在低溫高壓下形成

5、的固態(tài)物質(zhì)，因外形晶瑩剔透，酷似冰塊卻能燃燒而得名，是一種燃燒值高、清潔無(wú)污染的新型能源。下列說(shuō)法正確的是（ ）A可燃冰是可再生能源 B可燃冰的能量來(lái)自億年前的太陽(yáng)能C可燃冰是核聚變反應(yīng)生成的 D可燃冰燃燒時(shí)核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能5.答案：B解析：可燃冰是不可再生能源，可燃冰的能量來(lái)自億年前的太陽(yáng)能，可燃冰燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項(xiàng)B正確.6.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A、目前核電站都是通過(guò)聚變反應(yīng)來(lái)利用核能B核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的C、原子核分裂或聚合時(shí)釋放出核能D、核能是一種不可再生的能源答案：A解析：目前核電站都是通過(guò)重核裂變來(lái)利用核能，選項(xiàng)

6、A錯(cuò)誤。二填空題1（2012全國(guó)初中物理競(jìng)賽預(yù)賽）在“節(jié)能減排，低碳生活”的理念下，太陽(yáng)能越來(lái)越受到人們的青睞，太陽(yáng)能屬于_能源（填“可再生”或“不可再生”）。許多家庭安裝了太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能熱水器主要是通過(guò)_方式增加水的內(nèi)能。裝有40kg水的熱水器溫度升高25，水的內(nèi)能增加了_J?！舅谋葻崛輈水=4.2×103J/（kg·）】1、答案：可再生 熱傳遞 4.2×106解析：太陽(yáng)能屬于可再生能源。太陽(yáng)能熱水器主要是通過(guò)熱傳遞（接收太陽(yáng)輻射）方式增加水的內(nèi)能。裝有40kg水的熱水器溫度升高25，水的內(nèi)能增加了E=cmt=4.2×103J/（kg·

7、;）×40kg×25=J。2.(2009上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)10.如圖是一種給農(nóng)作物灌溉的“滴灌”裝置，圖中的p為進(jìn)水總闊，q為一種特制的滴水頭，該滴水頭每分鐘滴水的數(shù)目相同，每滴水的體積也相同。在橫截面積相同的一根直管上共裝有100個(gè)滴水頭。第36個(gè)滴水頭與第37個(gè)滴水頭間水管中的水流速度為v1，第64個(gè)滴水頭至第65個(gè)滴水頭間水管中的水流速度為v2，則速度的大小關(guān)系為v1_v2（選填：“>”、“<” 或“=”），且vlv2=_。2.答案：> 16 9解析：根據(jù)題述，第36個(gè)滴水頭與第37個(gè)滴水頭間水管中的水流量和第64個(gè)滴水頭至第65個(gè)滴水頭間

8、水管中的水流量之比為6436，由流量公式Q=Sv可知，vlv2=6436=16 9。3. （2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽初賽）汽車的誕生改變了人類的生活方式。事實(shí)上，人類很早就在探尋著更好的代步工具，法國(guó)人居紐于1769年制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動(dòng)的三輪車。現(xiàn)在你看到的這幅漫畫（如圖），據(jù)說(shuō)是牛頓所設(shè)計(jì)的蒸汽汽車原理圖，試就該原理圖回答下列問(wèn)題：(1)找出原理圖中運(yùn)用的物理知識(shí)有 。(2)該原理圖中涉及到能量轉(zhuǎn)化過(guò)程有 。（各寫出一點(diǎn)即可）3. 答案：杠桿原理；力的作用是相互的；以滾動(dòng)代替滑動(dòng)（以滾動(dòng)來(lái)減小摩擦）；沸騰產(chǎn)生蒸汽（液體的沸騰）；不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化等  (

9、2)通過(guò)燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，蒸汽向后噴出將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能三綜合應(yīng)用題1.(2009上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽第21題)(1)（8分）小燈泡（點(diǎn)光源）發(fā)出的光沿半徑向外傳播，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與傳播方向垂直的單位面積的光能叫做光強(qiáng)。有同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖 所示的實(shí)驗(yàn)：將一個(gè)“6伏，8.0瓦”的小燈泡接入電路，使之正常發(fā)光，在燈泡燈絲的同一水平面、正對(duì)光線方向放一個(gè)光強(qiáng)傳感器，以測(cè)定與光源間距為d時(shí)相應(yīng)的光強(qiáng)值I，測(cè)得多組數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)標(biāo)在I-1/d2坐標(biāo)圖上，得到一根過(guò)原點(diǎn)的直線。根據(jù)圖線，求出該小燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率。（已知球表面積計(jì)算公式為S=4R2，R為球半徑） (2)（6分）L1、

10、L2為兩盞額定電功率為200瓦照明用的路燈，其發(fā)光效率與光能的傳播規(guī)律同上述實(shí)驗(yàn)。L1, L2安裝在離地面高5米處，P為路燈連線中點(diǎn)的正下方路面上的一點(diǎn)，為使照射到P點(diǎn)的光強(qiáng)不小于0.013瓦·米-2，則相鄰兩盞路燈之間的最遠(yuǎn)距離為多少？解析：(1)距離光源為d的球面上光強(qiáng)為I=，I-1/d2圖線斜率為3.33，由P/4=3.33，求得該小燈泡將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率=52.3%。 (2)設(shè)一盞路燈的電功率為P0，地面P點(diǎn)跟路燈的連線與地面的夾角為，則地面P點(diǎn)處垂直光的傳播方向上的光強(qiáng)為：I=k·=·考慮到相鄰兩盞燈同時(shí)照亮，地面不垂直光的傳播方向，地面實(shí)際的光強(qiáng)為

11、：··2·sin=sin3。 由題意知，這一光強(qiáng)應(yīng)等于0.013瓦·米-2。即：sin3=0.013W/m2，代入P0=200W，h=5m，解得sin=0.581，即=35.52°。兩燈之間的最大距離為L(zhǎng)=2×hcot=2×5×cot35.52°m=14.0m。2.(2009全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題) 右圖所示為一種太陽(yáng)能照明燈，太陽(yáng)能電池板供1只“220 V 40W”的電子節(jié)能燈工作。若太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能的有效面積為0.3 m2，地球上該處與太陽(yáng)光垂直的表面接收的太陽(yáng)輻射能約為7.2 ×

12、104J(min·m2)，太陽(yáng)光照一天，恰好可供電子節(jié)能燈工作10 h。假設(shè)太陽(yáng)光一直垂直照射太陽(yáng)能電池板，且不考慮天氣影響，每天以8 h計(jì)算。求： （1）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少?（2）若200 W的白熾燈與這種40 W的電子節(jié)能燈的發(fā)光效果相當(dāng)。請(qǐng)你根據(jù)下表中數(shù)據(jù)計(jì)算說(shuō)明：按目前價(jià)格使用這種太陽(yáng)能照明燈與使用這種白熾燈相比在經(jīng)濟(jì)上是否有優(yōu)勢(shì)?(燈每天工作10 h，一年按365天計(jì)算)額定電壓/V額定功率/W平均壽命每只售價(jià)/元每度電費(fèi)/元白熾燈2202001000小時(shí)200.5電子節(jié)能燈220408000小時(shí)20太陽(yáng)能電池板20年1500 解析：（1）. 太陽(yáng)能電池

13、板工作一天（按8h計(jì)算）吸收的太陽(yáng)能E=7.2×104×0.3×8×60J1.04×107J照明燈工作10h消耗電能W=Pt=40×10×3600J=1.44×106J.太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是=W/E=14%.（2）. 在相同的時(shí)間內(nèi)(20年)進(jìn)行比較：白熾燈（或節(jié)能燈）工作總時(shí)間：20×365×10h=73000h。使用白熾燈的情況：需要的燈數(shù)為73000/1000=73盞，購(gòu)買白熾燈的費(fèi)用73×2.0元=146元。白熾燈所消耗的電能W=Pt=0.2×73000

14、kW·h=14600 kW·h需交電費(fèi)14600×0.5元=7300元。共計(jì)費(fèi)用 146元+7300元=7446元。使用太陽(yáng)能照明燈情況：需要的燈數(shù)為73000/8000=10盞，購(gòu)買太陽(yáng)能照明燈的費(fèi)用10×20元=200元。共計(jì)費(fèi)用 1500元+200元=1700元。7446元>1700元，這說(shuō)明使用這種太陽(yáng)能照明燈比使用白熾燈在經(jīng)濟(jì)上有很大優(yōu)勢(shì)。3（16分）(2009全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)小李把一袋體積為200mL、溫度為10的牛奶放進(jìn)微波爐中，用高火加熱l min，牛奶被加熱至50，達(dá)到適宜飲用的溫度。小李家微波爐的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下

15、表所示，牛奶的密度和比熱容與水的密度和比熱容接近。請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明：（1）微波的波長(zhǎng)是多少?（2）如果電價(jià)為0.5元度，按上述條件加熱10袋這樣的牛奶需要多少電費(fèi)?（3）該微波爐在加熱牛奶時(shí)的效率是多少?2.解答：（1）電磁波的速度：c=3×108m/s因?yàn)椋篶=f 所以：= c/f= 3×108/2450×106m （2）加熱一袋牛奶需要消耗的電能： W=Pt=1300×60 J =7.8×104J 加熱10袋牛奶需要消耗的電能： W總=7.8×104×10 J =7.8×105J=0.22kW·h 加熱10

16、袋牛奶需要電費(fèi)：0.22×0.5=0.11元 （3）一袋牛奶被加熱至適宜飲用的溫度需吸熱： Q吸=cm（t2-t1）=4.2×103×200×10-6×1.0×103×（50-10）J =3.36×104J 。 該微波爐在加熱牛奶時(shí)的效率：= Q吸/ W=3.36×104/7.8×104=43% 。4、(2009全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)小蘭家的全自動(dòng)家用豆?jié){機(jī)的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。額定電壓220V電機(jī)功率180W額定頻率50Hz加熱功率800W加干豆量75g加 水 量1200mL制作

17、豆?jié){的程序大致如下：(水溫為20)工作程序加熱打漿煮漿防溢延煮斷電報(bào)警工作時(shí)間與狀態(tài)電熱器開始加熱，8min后，水溫達(dá)到打漿設(shè)定溫度。電機(jī)帶動(dòng)刀片高速打漿，打漿共4次，每次打15s，間隔15s。電熱器繼續(xù)加熱，直至豆?jié){第一次沸騰，耗時(shí)2min。電熱器間斷加熱，(每加熱l min，停20s)使豆?jié){反復(fù)煮沸，充分煮熟。共6min40s結(jié)束。機(jī)器發(fā)出聲光報(bào)警，提示豆?jié){已做好小蘭在用該豆?jié){機(jī)制作豆?jié){之前關(guān)閉了她家所有的用電器開關(guān)，然后在豆?jié){機(jī)開始制作豆?jié){的同時(shí)，開始記錄她家電能表(如圖3所示)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，當(dāng)豆?jié){機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警時(shí)為止，數(shù)得電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)了74圈。請(qǐng)回答：（1）煮好一鍋這樣的豆?jié){需

18、要消耗多少電能?（2）根據(jù)第1問(wèn)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算制作一鍋這樣豆?jié){的過(guò)程中她家電能表的轉(zhuǎn)盤應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)多少圈?（3）第2問(wèn)中計(jì)算的結(jié)果與小蘭實(shí)際記錄的圈數(shù)相符嗎?如不相符，請(qǐng)說(shuō)出你對(duì)產(chǎn)生這一偏差的猜想。解答：（1）煮好一鍋這樣的豆?jié){需要消耗電能：W=W1+W2=P1t1+P2t2 = 800×（8×602×60400×）J180×4×15 J =730800J （2）電能表應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)：n=圈=73圈（3）不相符。猜想：（1）某些電器在關(guān)閉開關(guān)后，仍處于待機(jī)狀態(tài)，消耗電能；（2）家庭電路電壓偏低，豆?jié){機(jī)實(shí)際功率偏?。唬?）在制作豆?jié){過(guò)程中，

19、豆?jié){機(jī)向環(huán)境散熱；（4）電能表存在誤差；（5）小蘭記錄存在誤差；（6）導(dǎo)線發(fā)熱消耗電能。圖15(2009年全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽)圖1所示為一種太陽(yáng)能照明燈，太陽(yáng)能電池板供1只“220 V 40W”的電子節(jié)能燈工作。若太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能的有效面積為0.3 m2，地球上該處與太陽(yáng)光垂直的表面接收的太陽(yáng)輻射能約為7.2 ×104J(min·m2)，太陽(yáng)光照一天，恰好可供電子節(jié)能燈工作10 h。假設(shè)太陽(yáng)光一直垂直照射太陽(yáng)能電池板，且不考慮天氣影響，每天以8 h計(jì)算。求： （1）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少?（2）若200 W的白熾燈與這種40 W的電子節(jié)能燈的發(fā)光

20、效果相當(dāng)。請(qǐng)你根據(jù)下表中數(shù)據(jù)計(jì)算說(shuō)明：按目前價(jià)格使用這種太陽(yáng)能照明燈與使用這種白熾燈相比在經(jīng)濟(jì)上是否有優(yōu)勢(shì)?(燈每天工作10 h，一年按365天計(jì)算)額定電壓/V額定功率/W平均壽命每只售價(jià)/元每度電費(fèi)/元白熾燈2202001000小時(shí)200.5電子節(jié)能燈220408000小時(shí)20太陽(yáng)能電池板20年1500解析：（1）. 太陽(yáng)能電池板工作一天（按8h計(jì)算）吸收的太陽(yáng)能：E=7.2×104×0.3×8×60J1.04×107J照明燈工作10h消耗電能：W=Pt=40×10×3600J=1.44×106J.太陽(yáng)能照明燈

21、利用太陽(yáng)能的效率大約是=W/E=14%.（2）. 在相同的時(shí)間內(nèi)(20年)進(jìn)行比較：白熾燈（或節(jié)能燈）工作總時(shí)間：20×365×10h=73000h。使用白熾燈的情況：需要的燈數(shù)為73000/1000=73盞，購(gòu)買白熾燈的費(fèi)用73×2.0元=146元。白熾燈所消耗的電能W=Pt=0.2×73000kW·h=14600 kW·h需交電費(fèi)14600×0.5元=7300元。共計(jì)費(fèi)用 146元+7300元=7446元。使用太陽(yáng)能照明燈情況：需要的燈數(shù)為73000/8000=10盞，購(gòu)買太陽(yáng)能照明燈的費(fèi)用10×20元=200

22、元。共計(jì)費(fèi)用 1500元+200元=1700元。7446元>1700元，這說(shuō)明使用這種太陽(yáng)能照明燈比使用白熾燈在經(jīng)濟(jì)上有很大優(yōu)勢(shì)?！军c(diǎn)評(píng)】此題以太陽(yáng)能的利用和電子節(jié)能燈為素材，考查能量、功率、斜率及其相關(guān)知識(shí)。6（2007年全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽）空氣的流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)具有能量，稱為風(fēng)能。風(fēng)能具有來(lái)源豐富、安全衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)。圖2A是我國(guó)某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外景圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的葉片在風(fēng)力的推動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)機(jī)頭發(fā)電機(jī)發(fā)電，為人們提供電能。設(shè)該地區(qū)空氣密度為1.3kg/m3,一臺(tái)風(fēng)車的輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以形成面積為600m2的圓面。 （1）圖2A 圖2B、若風(fēng)速為10m/s，則ls內(nèi)沖擊到風(fēng)車輪葉形成

23、的圓面的空氣質(zhì)量是多少kg？已知1kg空氣以這樣的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的動(dòng)能是50J，10臺(tái)這樣的風(fēng)車工作ls所產(chǎn)生的電能可供1盞“220V 60W”燈炮正常工作2h，求這種風(fēng)車發(fā)電的效率。 （2）、若此地年平均風(fēng)速為15m/s，100臺(tái)這樣的風(fēng)車一年（工作時(shí)間按4000h計(jì)算）獲得的風(fēng)能相當(dāng)于完全燃燒多少kg煤？（煤的熱值為3×107J/kg） （3）、請(qǐng)你結(jié)合風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際情況及圖4中的有關(guān)信息說(shuō)明自前風(fēng)力發(fā)電開發(fā)的困難和前景。 解析：（1）每秒鐘通過(guò)的空氣流的長(zhǎng)度為：L=vt=10m/s×1s=10m。 每秒鐘通過(guò)風(fēng)車輪葉形成的圓面空氣流的體積V=SL=600m2×

24、;10m=6×103m3。 每秒鐘通過(guò)風(fēng)車輪葉空氣流的質(zhì)量為：m=rV=1.3kg/m3×6×103m3=7.8×103kg。 1臺(tái)風(fēng)車工作1s獲得的空氣的動(dòng)能為：E0=7.8×103kg×50J/kg=3.9×105J。 10臺(tái)風(fēng)車工作1s獲得的空氣的動(dòng)能為：E=10 E0=10×3.9×105J=3.9×106J。 10臺(tái)風(fēng)車工作1s產(chǎn)生的電能為：E電=Pt=60W×2×3600s=4.32×105J 風(fēng)車發(fā)電的效率為：= E電/E×100%=4.32

25、×105J/3.9×106J×100%=11%。 （2）100臺(tái)風(fēng)車1s獲得的風(fēng)能為 E0=100×12×104J=12×107J 100臺(tái)風(fēng)車一年獲的風(fēng)能為 E總=4000×3600×1.2×107J=1.728×1014J 如果這些能量是由完全燃燒煤來(lái)獲得，則煤的質(zhì)量應(yīng)為： m=E總/q=1.728×1014J/3×107J/kg=5.76×106kg （3）風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際困難為：風(fēng)力不穩(wěn)定，前期投資大，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電成本較高等。 前景：隨著技術(shù)不斷的成熟，成本下

26、降較快，有望低于火力發(fā)電成本；風(fēng)力發(fā)電對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染等?！军c(diǎn)評(píng)】此題以風(fēng)車發(fā)電為切入點(diǎn)，考查密度、動(dòng)能、能量、效率、熱值及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。7(2009年全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽)在一些農(nóng)村地區(qū)建造的沼氣池，通過(guò)將農(nóng)村大量的秸稈、人畜糞便發(fā)酵來(lái)獲取沼氣，利用沼氣來(lái)燒火做飯，點(diǎn)燈照明。沼氣池的應(yīng)用，不僅使上述資源得以更好的利用，同時(shí)也給生活帶來(lái)了諸多便利，使環(huán)境得以改善。這是一個(gè)一舉多得的惠民工程。圖3所示為一農(nóng)戶的水壓式沼氣池的剖面簡(jiǎn)圖。說(shuō)明：1沼氣池 2水壓池 3進(jìn)料口 4密封蓋 5輸氣管 6貯氣室 7沼氣壓力顯示器 8總閥門 9U形管壓強(qiáng)計(jì)(里面裝有染成紅色的水) l0出料口蓋板(不密封水

27、壓池，水壓池仍與外面大氣相通) 11閥門 已知該農(nóng)戶家燃?xì)庠畹南嚓P(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：使用燃料液化石油氣天然氣人工煤氣人工沼氣灶前壓強(qiáng)(kPa)2.8 2.01.0 0.5額定熱流量（kW)普通爐左：3.6組合爐左：3.6右：4.0右：3.6單爐4.0取g=10 Nkg，水的比熱容c水=4.2×l03J(kg·) （1）根據(jù)圖3所示，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，該農(nóng)戶此時(shí)能否使用這個(gè)沼氣池中的沼氣來(lái)正常燒火做飯? （2）有一天，該農(nóng)戶發(fā)現(xiàn)，沼氣壓強(qiáng)小于燃?xì)庠畹囊蟆榱四鼙M快利用沼氣生火做飯，從物理學(xué)的角度看，可采取哪些措施? （3）若該農(nóng)戶所用的燃?xì)庠钍瞧胀t，通常情況下，普通爐中的右爐單獨(dú)

28、正常工作時(shí)，將一壺質(zhì)量為2.5 kg、溫度為20的水燒開，耗時(shí)約10 min。試估算右爐燒水的效率。（4）請(qǐng)你就如何提高燃?xì)庠畹男蕟?wèn)題談淡你的設(shè)想。解析：（1）.灶前沼氣的壓強(qiáng)p=水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa因?yàn)閜>0.5kPa，因此可以使用這個(gè)沼氣池中的沼氣來(lái)正常燒火做飯。（2）.可采取的措施有：通過(guò)進(jìn)料口向沼氣池中加水、加料或向水壓池中加水等。如果通過(guò)進(jìn)料口向沼氣池中加適量的熱水，則效果更佳。（3）.一般說(shuō)來(lái)，燃?xì)庠钫９ぷ鲿r(shí)，燃?xì)獾娜紵呛艹浞值模覀兛梢砸暈槿細(xì)馔耆紵?；?/p>

29、把當(dāng)時(shí)的大氣壓看作是1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 水吸收的熱量 Q吸=c水m水t水=4.2×103×2.5×（10020）J=8.4×105J. 燃?xì)庠钏懦龅臒崃?Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106 右爐燒水的效率=×100%=×100%=35%。（4.）提高燃?xì)庠顭嵝实脑O(shè)想如下：適當(dāng)選用額定流量較大的爐具以縮短加熱時(shí)間，從而縮短向環(huán)境散熱時(shí)間，以減少熱損失；及時(shí)清除水壺底部的水垢，以加快熱傳遞；燒水時(shí)，水壺最好加蓋。【點(diǎn)評(píng)】此題以沼氣應(yīng)用為切入點(diǎn)，考查壓強(qiáng)、熱量、比熱、效率及其相關(guān)

30、知識(shí)點(diǎn)。8、（2008河南初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題）2008年1月2日我省第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在三門峽落成。發(fā)電機(jī)組連同底座共重80t中間的鋼柱高61.5米底部直徑4米。與主機(jī)連在一起的3片“風(fēng)葉”，每片長(zhǎng)375米，面積約為20m2。(1)風(fēng)能是屬于 (可再生或不可再生)能源。風(fēng)力發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)為(兩點(diǎn)) (2)發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少?(g取10Nkg)(3)若平均風(fēng)速為6ms，空氣的密度為1.29kgm3，則每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為多少?(4)一期工程計(jì)劃安裝17臺(tái)總功率為1500千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組預(yù)計(jì)每年(按360天汁算)并網(wǎng)發(fā)電量為多少千瓦時(shí)？與燃煤發(fā)電相比每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤多

31、少噸?(標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107Jkg)?解答：(1)可再生 節(jié)能、環(huán)保、成本低(2) 發(fā)電機(jī)底座面積S=d2/4 = ×22m2=4m2=12.56 m2，壓力F=G=mg=80×103kg×10N/kg=8×105N發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)p=F/S=8×105N/12.56 m2=6.37×104Pa。(3)每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為m=vs= 6ms×20m2×1.29kgm3=154.8kg。(4) 每年(按360天汁算)并網(wǎng)發(fā)電量為W=Pt=1500kW×360×24

32、h時(shí)=1.03×107 kW·h1.03×107 kW·h=1.03×107×3.6×106J=3.7×1013J每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤m= W/q=3.7×1013J÷3×107Jkg=1.236×106kg=1.236×103t。9.(2011初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽初賽)科技人員設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)式太陽(yáng)能水上漂浮房，它具有冬暖夏涼的優(yōu)點(diǎn)，不僅為人們到海濱旅游提供了方便，而且節(jié)約了能源、減少了對(duì)環(huán)境的污染某可移動(dòng)式太陽(yáng)能水上漂浮房的屋頂安裝了太陽(yáng)能電池板，接收太陽(yáng)能的功率為

33、9.0×103W，能為該房供應(yīng)熱水和在水上移動(dòng)等提供能量(1)漂浮房冬暖夏涼，利用了水的什么特性？(2)太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能若只用來(lái)給水加熱時(shí)，電池板兩極的電壓為200V，加熱電阻絲的電阻為15，設(shè)電阻絲產(chǎn)生的電熱全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，則加熱5min，水的內(nèi)能增加了多少？(3)有5位中學(xué)生從岸上進(jìn)入漂浮房參觀，則水對(duì)漂浮房的浮力約增加了多少？(4)若電池板吸收的太陽(yáng)能只用來(lái)提供推動(dòng)漂浮房前進(jìn)所需的能量，漂浮房在平靜的水面上以恒定功率沿直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變從某一時(shí)刻開始，漂浮房受到水平方向的牽引力F隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s

34、的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，漂浮房受到的阻力大小為多少？太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為多少？ 解析： (1)比熱容(2分)(2) 水的內(nèi)能增加了W=J (3分)(3) 水對(duì)漂浮房的浮力約增加了F=5mg=5(2分)(4) 漂浮房受到的阻力f=F=800N (1分) 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率22.2(2分)10同學(xué)們學(xué)習(xí)了“能源與可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)容后，知道熱電站既能發(fā)電，又能供熱，隨著熱電站技術(shù)不斷更新，煤的燃燒程度比傳統(tǒng)火電站更充分為深入了解，他們對(duì)某熱電站進(jìn)行調(diào)查，獲取信息如下：工作時(shí)間燃煤發(fā)電總功率廢氣××熱電站20 h4000 t5×105kW向周邊

35、居民供熱3.4×1013J (1)4000t煤完全燃燒放出多少熱量？20h發(fā)電多少千瓦時(shí)？(q煤3×107J/kg)(2)該熱電站的能量利用率是多少？ (3)請(qǐng)你結(jié)合以上信息，寫出提高熱電站能量利用率的方法。解析：(1)4000t煤完全燃燒放出的熱量：20小時(shí)發(fā)電：（1分）(2)熱電站的能量利用率：(3)使燃料燃燒更充分提高發(fā)電效率提高廢棄（或“廢氣”）的能量利用率11（12分）（2012全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽）如圖11甲所示為某型號(hào)汽車的自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油量的電路原理圖，其中電源兩端的電壓恒為24V，R0為定值電阻，A為油量指示表（一只量程為00.6A的電流表），Rx為壓

36、敏電阻，它的上表面受力面積為10cm2，其阻值與所受壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖11乙所示。油箱的上下兩部分皆為長(zhǎng)方體形狀，下半部分的橫截面積為、20dm2，高為2dm，上半部分的橫截面積為10dm2，油箱加滿油時(shí)油的總體積為60dm3。當(dāng)油箱裝滿油時(shí)，油量指示表的示數(shù)如圖11丙所示。已知：汽油0.7×103kgm3，取g=10Nkg。1當(dāng)油箱內(nèi)汽油用完時(shí)，油量指示表的指針指向某一位置，求此位置所對(duì)應(yīng)的電流值是多少；2若汽車在高速公路勻速行駛400km，油量表由滿刻度指向滿刻度的位置，求該汽車每行駛100km消耗汽油多少升；3在上面第（2）問(wèn)所述的行駛過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，油量表的示數(shù)在開始運(yùn)動(dòng)的一段時(shí)

37、間內(nèi)變化較快，而后來(lái)一段時(shí)間內(nèi)變化較慢，請(qǐng)解釋其中的原因。解析：1油箱裝滿油時(shí)，下半部分容積：V2=20×2×103mL4×102m3上半部分容積：V1=VV26×102m34×102m3=2×102m3上半部分高度：h1=m=2×10lm（1分）汽油的深度：hh1+h2=2×101m+2×101m=4×101m汽油對(duì)壓敏電阻的壓強(qiáng)：p汽油gh=0.7×103×10×4×101Pa=2.8×103Pa（1分）汽油對(duì)壓敏電阻的壓力：F=pS=2.8

38、×103×10×104N2.8N（1分）由圖11乙可知：Rx=30（1分）由題意可得：R0=Rx=30=10（1分）汽油用完時(shí)，由圖11乙可知：Rx300（1分）通過(guò)油量表的電流：I2=0.08A（1分）2油量表指向滿刻度的位置，通過(guò)油量表的電流：I3=×0.6A=0.15A此時(shí)壓敏電阻阻值：RxR016010150（1分）由圖11乙可知，汽油對(duì)壓敏電阻的壓力：F0.7N汽油對(duì)壓敏電阻的壓強(qiáng)pPa7×102Pa汽油的深度：hm0.1m（1分）剩余汽油的體積：VS2h20×102×0.1m32×102m3汽車行駛10

39、0km，消耗汽油的體積：Vm310L（1分）3因油箱上部橫截面積較小，消耗相同體積的汽油，上部的液面高度變化較大，導(dǎo)致汽油對(duì)壓敏電阻的壓力變化較大，所以電流表示數(shù)變化較快（2分）12利用太陽(yáng)能電池在太陽(yáng)光照射下發(fā)電叫光伏發(fā)電。安陽(yáng)市啟動(dòng)了“光伏工程”示范項(xiàng)目，在某中學(xué)的教學(xué)樓頂安裝了總功率為20kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)。（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電時(shí)，_能轉(zhuǎn)化為_能。（2）一天的有效光照時(shí)間按8h計(jì)算，該光伏發(fā)電系統(tǒng)一天共發(fā)電多少千瓦時(shí)？（3）該光伏發(fā)電系統(tǒng)一天的發(fā)電量，如果由熱電轉(zhuǎn)換效率為30的熱電廠來(lái)完成，需要燃燒多少千克煤？（煤的熱值q3.0×107J / kg )（4）請(qǐng)寫出一條光伏發(fā)電

40、的優(yōu)點(diǎn)。解析：（1）太陽(yáng) 電 （2）W=Pt=20kw×8h=160kw.h。（3）160kW·h160×3.6×106J=5.76×108J，由效率公式=W/Q可得QJ=1.92×109J。由Q=qm可得燃燒煤的質(zhì)量m=Q/q=64kg。（4）清潔無(wú)污染；可再生；節(jié)約化石能源。【名師點(diǎn)評(píng)】此題以光伏發(fā)電切入，意在考查功和功率、效率、熱量等知識(shí)點(diǎn)。13 (2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)微波爐是一種利用向食物發(fā)射微波，進(jìn)而將以微波形式存在的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來(lái)對(duì)食物加熱的廚具。因?yàn)槲⒉梢陨钊胧澄锉砻鎯?nèi)約5 cm，因此與蒸烤類廚具比

41、較，具有加熱更加迅速的特點(diǎn)。小明家最近買了一個(gè)微波爐，他聽人們講利用微波爐對(duì)食物加熱，不僅加熱時(shí)間短，還具備加熱效率高的特點(diǎn)。為了驗(yàn)證后一種說(shuō)法，他決定借助電能表、手表、溫度計(jì)等器材實(shí)際測(cè)量一下微波爐在高火擋燒水時(shí)的效率。為此他查看了家中微波爐后面的銘牌，上面注明額定輸入功率為1 200 W，他又查看了他家的單相電子電能表，上面注明3200 imp / kW·h(它表示每消耗電能1 kW·h，該電能表上面的發(fā)光二極管閃爍3 200次)。之后，他關(guān)閉其他所有家用電器，將體積為1L、溫度為20的水放入微波爐并用高火開始加熱，同時(shí)用鐘表計(jì)時(shí)并記錄電能表上 面的發(fā)光二極管閃爍的次數(shù)

42、，歷時(shí)4 min，電能表上面的發(fā)光二極管閃爍了256次，此時(shí)取出并測(cè)得水的溫度為72，請(qǐng)你幫助小明計(jì)算微波爐燒水時(shí)的效率。微波爐中發(fā)射微波的器件叫做微波管，若某微波爐內(nèi)的微波管只有一只，且該微波管只能在額定電壓下以額定功率工作，請(qǐng)回答這個(gè)微波爐是如何僅僅利用這只微波管實(shí)現(xiàn)在不同擋位工作的呢?解：4 min微波爐消耗電能：E=J=2.88×105J。水的質(zhì)量m=V=1×103×1×10-3kg=1kg。水吸收熱量Q=cm(t-t0)=4.2×103×1×(72-20)J=2.18×105J。微波爐效率 =Q/E=76%當(dāng)微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率連續(xù)工作時(shí)，設(shè)定為高火檔；當(dāng)微波爐中的微波管在額定電壓下以額定功率間隙工作時(shí)，設(shè)定為非高火檔；且工作時(shí)間與不工作時(shí)間的比值越小，微波爐的檔位越低。14 （2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽試題）隨著新能源、低碳等理念的普及，小明設(shè)想出了一種完全以太陽(yáng)能電池為能源的汽車，以下是他查到的一些數(shù)據(jù):太陽(yáng)輻射的總功率P總=3.9x1026 W，太陽(yáng)到地球的距離口1.5x1011 m，陽(yáng)光穿過(guò)太空和地球周圍的大氣層到達(dá)地面的過(guò)程中的能量損耗約為51%;太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高約為15%;假設(shè)一輛