2023年初中物理自主招生講義68（習(xí)題解析）

初中物理自主招生講練68答案與解析一．原子的核式模型（共1小題）1．關(guān)于原子核和核能，下列敘述正確的是（）A．原子核由中子和電子組成 B．中子帶正電、電子帶負(fù)電 C．核力做功有可能釋放出核能 D．用質(zhì)子轟擊鈾核發(fā)生裂變答案與解析：A、原子核是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子構(gòu)成，故A錯(cuò)誤；B、中子不帶電，電子帶負(fù)電，故B錯(cuò)誤；C、當(dāng)核力對(duì)核子做正功時(shí)，原子核要釋放出核能，故C正確；D、核反應(yīng)堆中，是用中子轟擊鈾核發(fā)生裂變，不是質(zhì)子轟擊鈾核發(fā)生裂變，故D錯(cuò)誤。故選：C。二．流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系（共1小題）2．2013年6月5日是第42個(gè)世界環(huán)境日，為了保護(hù)環(huán)境，低碳出行，一位學(xué)生表示學(xué)校離家不遠(yuǎn)，今后“謝絕”家長(zhǎng)開(kāi)轎車接送。下列關(guān)于轎車的說(shuō)法正確的是（）A．轎車使用的汽油是可再生能源 B．轎車行駛時(shí)，只要不鳴喇叭，就不會(huì)產(chǎn)生噪聲 C．轎車上的收音機(jī)接收的信號(hào)是依靠電磁波傳過(guò)來(lái)的 D．轎車上凸下平近似流線型的設(shè)計(jì)，使它行駛時(shí)，頂部受到氣流的壓強(qiáng)比底部大答案與解析：A、汽油不能源源不斷地從自然界獲得，是不可再生能源，故A錯(cuò)誤；B、轎車在行駛過(guò)程中即使不鳴喇叭也會(huì)產(chǎn)生噪聲，故B錯(cuò)誤；C、轎車上的收音機(jī)接收的信號(hào)是依靠電磁波傳過(guò)來(lái)的，故C正確；D、轎車上凸下平近似流線型的設(shè)計(jì)，使它行駛時(shí)，頂部受到氣流的壓強(qiáng)比底部小，故D錯(cuò)誤；故選：C。三．能源及其分類（共7小題）3．生活處處有物理，留心觀察皆學(xué)問(wèn)，對(duì)以下現(xiàn)象解釋錯(cuò)誤的是（）A．高壓鍋是利用水的沸點(diǎn)隨氣壓增大而升高的特點(diǎn)制成的 B．小汽車駕駛室前邊的擋風(fēng)玻璃不采用豎直安裝的主要原因是為了排除像的干擾 C．風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能可以在自然界里源源不斷地得到，它們是可再生能源 D．遠(yuǎn)視眼看不清近處的景物，是因?yàn)榫拔锏南衤湓谝暰W(wǎng)膜的前方答案與解析：A、因?yàn)樗姆悬c(diǎn)隨氣壓增大而升高，高壓鍋是就是利用水的沸點(diǎn)隨氣壓增大而升高的特點(diǎn)制成的，故A正確，不符合題意；B、汽車駕駛室前邊的擋風(fēng)玻璃如果豎直安裝，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)有很大的阻力，而且車內(nèi)物體在擋風(fēng)玻璃里成的虛像在車的前方影響駕駛員的視線；如果不采用豎直安裝，不僅可以減小阻力，而且駕駛室內(nèi)物體的像在車的前上方，有利于駕駛員駕駛，故B正確，不符合題意；C、風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能可以在自然界源源不斷地得到，都是可再生能源，故C正確，不符合題意；D、遠(yuǎn)視眼是由于晶狀體的折光能力太弱，近處物體反射的光經(jīng)晶狀體折射后會(huì)聚而成的像落在視網(wǎng)膜的后方，故D錯(cuò)誤，符合題意。故選：D。4．電動(dòng)自行車使用可重復(fù)充電的蓄電池提供動(dòng)力。試分析電動(dòng)自行車所消耗的能源屬于①一次能源；②二次能源；③可再生能源；④不可再生能源；⑤常規(guī)能源；⑥新能源。（）A．②③⑤ B．①③⑥ C．②④⑥ D．①④⑤答案與解析：電能是由一次能源經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品，稱為二次能源；電能用完了，可以再發(fā)電，所以屬于可再生能源；新能源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能、地?zé)崮艿?，所以電能不是新能源，是常?guī)能源。故B、C、D錯(cuò)誤。故選：A。5．下列各組能源中，均為不可再生能源的是（）A．煤、石油、天然氣 B．太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能 C．電能、汽油、風(fēng)能 D．核能、水能、生物能答案與解析：A、正確，煤、石油、天然氣都是化石能源，屬于不可再生能源；B、錯(cuò)誤，太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能都屬于可再生能源；C、錯(cuò)誤，電能、風(fēng)能屬于可再生能源；D、錯(cuò)誤，核能是不可再生能源，水能和生物質(zhì)能屬于可再生能源；故選：A。（多選）6．下列能源中，屬于可再生能源的是（）A．石油 B．風(fēng)能 C．煤炭 D．太陽(yáng)能答案與解析：A、石油屬于化石燃料，不能短時(shí)期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，屬于不可再生能源，故A錯(cuò)誤；B、風(fēng)能可以從自然界里源源不斷的得到補(bǔ)充，屬于可再生能源，故B正確；C、煤炭屬于化石燃料，不能短時(shí)期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，屬于不可再生能源，故C錯(cuò)誤；D、太陽(yáng)能夠源源不斷的從自然界得到的，叫可再生能源，故D正確。故選：BD。7．2014年5月21日，中國(guó)與俄羅斯簽署了總額高達(dá)4000億美元的天然氣貿(mào)易合同，俄羅斯向中方提供30年的天然氣供應(yīng)。天然氣是不可（選填“可”或“不可”）再生能源。目前城市公共汽車用天然氣取代汽油做燃料是因?yàn)槭褂锰烊粴庀鄬?duì)減少了二氧化碳?xì)怏w的排放，可以有效緩解溫室效應(yīng)。通常采用壓縮體積方法使天然氣在常溫下液化。答案與解析：天然氣不能從自然界源源不斷得到，不能重復(fù)利用因此是不可再生能源；使用天然氣作燃料可以有效減少空氣污染，提高空氣質(zhì)量，可以有效減緩溫室氣體的排放，從而有效緩解溫室效應(yīng)；為節(jié)省空間，方便運(yùn)輸，通常采用壓縮體積的方法使天然氣液化儲(chǔ)存的。故答案為：不可；溫室；壓縮體積。8．我們今天使用的煤、石油、天然氣，它們屬于不可再生能源。（填“可再生”或“不可再生”）答案與解析：煤、石油、天然氣等能源隨著使用不斷減少，短時(shí)間內(nèi)從自然界得不到補(bǔ)充，因此屬于不可再生能源。故答案為：不可再生。9．2011年3月11日13時(shí)46分，日本本州島附近海域發(fā)生里氏9.0級(jí)強(qiáng)震并引發(fā)海嘯，地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)、火山噴發(fā)等都會(huì)產(chǎn)生次聲波（填“超聲波”或“次聲波”）．地震造成福島第一核電站反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)破壞，日本當(dāng)局不斷采取向反應(yīng)堆空中、地面注水的方法進(jìn)行冷卻，以免造成更大的核事故，這種冷卻方法主要是利用了水的比熱容大的特性，核能是不可再生能源（填“可再生”或“不可再生”）。答案與解析：（1）大自然的許多活動(dòng)，如地震、火山噴發(fā)、臺(tái)風(fēng)、海嘯等，都會(huì)產(chǎn)生我們聽(tīng)不到的次聲波；（2）因水的比熱容較大，變化較小的溫度，就能吸收較多的熱量，所以用水去冷卻核電站反應(yīng)效果會(huì)更好；（3）核能是不可再生能源，短期不能得到；故答案為：次聲波；比熱容；不可再生。四．核能、核裂變和核聚變（共6小題）10．日本福島核電站發(fā)生核泄漏危機(jī)引起世界對(duì)安全利用核能的關(guān)注。下列關(guān)于核能的說(shuō)法正確的是（）A．只有裂變才能釋放出核能 B．裂變和聚變都能釋放出核能 C．核能和電能都是二次能源 D．核能和風(fēng)能都是可再生能源答案與解析：由于核裂變和聚變都能釋放核能，故A錯(cuò)誤，B正確；C、核能是一次能源，故該選項(xiàng)錯(cuò)誤；D、對(duì)于風(fēng)能來(lái)說(shuō)是可再生能源，但核能不是可再生能源，故該選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。故選：B。11．《不擴(kuò)散核武器條約》締約國(guó)第八次審議大會(huì)在紐約聯(lián)合國(guó)總部召開(kāi)，消除核武器與和平利用核能成為參會(huì)國(guó)討論的焦點(diǎn)。關(guān)于原子彈與核電站的敘述正確的是（）A．原子彈對(duì)聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率 B．原子彈對(duì)聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率 C．原子彈對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率 D．原子彈對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率答案與解析：原子彈及核電站都是利用了原子核的裂變釋放能量，只不過(guò)原子彈對(duì)于裂變的速度不加控制，而核電站是控制裂變的速度讓能量得以緩慢釋放。故選：C。12．關(guān)于核能下列說(shuō)法正確的是（）A．物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能 B．到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變 C．原子彈和氫彈都是利用原子核裂變和聚變的原理制成的 D．自然界只有在人為的條件下才會(huì)發(fā)生裂變答案與解析：A、目前人們獲得核能的途徑主要是為數(shù)極少的放射性物質(zhì)的裂變和氫的同位素及氦原子的聚變，不是所有的物質(zhì)都能發(fā)生核反應(yīng)的，故A不正確。B、到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變。故B正確。C、原子彈是利用核裂變?cè)?，氫彈是核聚變。故C不正確。D、人只是控制了核反應(yīng)速度，不是只有人為的條件下才能發(fā)生核裂變。故D不正確。故選：B。13．將火柴搭成圖所示的結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，發(fā)生的現(xiàn)象與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相似。答案與解析：用中子轟擊比較大的原子核，原子核分裂時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)轟擊其它原子核﹣﹣﹣于是就導(dǎo)致一系列原子核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；點(diǎn)燃第一根火柴，當(dāng)?shù)谝桓鸩袢紵旰螅蜁?huì)引燃后面兩根火柴，后面兩根火柴燃燒完后，又會(huì)引燃后面的四根火柴，這和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)比較相似。故答案為：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。14．人工釋放原子能的方法是：一是重核發(fā)生裂變；二是輕核發(fā)生聚變。答案與解析：較重的原子核裂變成較輕的原子核的一種核反應(yīng)，是核裂變，較輕的原子核結(jié)合成較重的原子核的一種核反應(yīng)，是核聚變。故答案為：裂變、聚變。15．北京時(shí)間3月11日13時(shí)46分，日本東北地區(qū)宮城縣北部發(fā)生里氏9.0級(jí)強(qiáng)震并爆發(fā)海嘯，導(dǎo)致日本福島核電站發(fā)生5級(jí)核泄漏事故。原子彈和核電站都是利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放核能，兩者的本質(zhì)區(qū)別是：原子彈爆炸時(shí)發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的，核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的。答案與解析：原子彈是核裂變不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量的武器；而核電站的核反應(yīng)堆中，用人工控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，屬于和平利用核能。故答案為：不加控制的；可以控制的。五．太陽(yáng)能（共17小題）16．2020年6月23日上午，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭將最后一顆北斗三號(hào)全球組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，如圖分別為火箭發(fā)射升空和衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)的情景，有關(guān)火箭和衛(wèi)星的說(shuō)法：①火箭升空時(shí)，燃料的化學(xué)能最終部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能②火箭升空過(guò)程中只受重力③衛(wèi)星通過(guò)超聲波把信息傳回地球④衛(wèi)星帶有太陽(yáng)能電池帆板可把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，其中正確的是（）A．①② B．①④ C．①③ D．②④答案與解析：①火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是熱機(jī)的一種，工作時(shí)燃料的化學(xué)能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，由于存在能量的損失，所以燃料的化學(xué)能最終部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故①正確；②火箭在升空過(guò)程中受到重力的作用，同時(shí)還受到發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和空氣阻力的作用，故②錯(cuò)誤；③衛(wèi)星是通過(guò)電磁波來(lái)傳遞信息的，故③錯(cuò)誤；④衛(wèi)星帶有太陽(yáng)能電池帆板可把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，故④正確。綜上可知，說(shuō)法正確的是①④。故選：B。17．太陽(yáng)光可認(rèn)為是由一份一份的光子組成。光子不僅具有能量，還有動(dòng)量。光照射到某個(gè)面上就會(huì)產(chǎn)生壓力。有人設(shè)想在火星探測(cè)器上安裝面積很大的薄膜，正對(duì)著太陽(yáng)光，靠太陽(yáng)光在薄膜上產(chǎn)生的壓力推動(dòng)探測(cè)器在太空中前進(jìn)，推力越大，探測(cè)器獲得的加速度越大。第一次安裝的是反射率極高的薄膜，第二次安裝的是吸收率極高的薄膜，那么（）A．安裝反射率極高的薄膜，探測(cè)器獲得的加速度大 B．安裝吸收率極高的薄膜，探測(cè)器獲得的加速度大 C．兩種情況下，由于探測(cè)器的質(zhì)量一樣，探測(cè)器獲得的加速度大小應(yīng)相同 D．兩種情況下，探測(cè)器獲得的加速度大小無(wú)法比較答案與解析：安裝反射率極高的薄膜，光壓約等于光波能量密度的2倍。安裝吸收率極高的薄膜時(shí)，光壓約等于光波的能量密度。因此可以看出，安裝發(fā)射率極高的薄膜，探測(cè)器獲得的光壓大，推力大，探測(cè)器獲得的加速度就越大。故選：A。18．某太陽(yáng)能熱水器內(nèi)裝有質(zhì)量為200kg，溫度為20℃的水，在陽(yáng)光照射一段時(shí)間后，水溫升高到80℃。如果用熱效率為40%的燃?xì)庠钊紵烊粴鈦?lái)加熱同樣多的水，使水升高到同樣的溫度，需要燃燒3m3的天然氣。（已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值是4.2×107J/m3）答案與解析：水吸收的熱量為：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×200kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×107J；天然氣放出的熱量為：Q放＝＝＝1.26×108J；需要燃燒的天然氣體積為：V天然氣＝＝＝3m3。故答案為：3。19．如圖所示，是太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)。它的工作原理是使太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，供路燈發(fā)光。這個(gè)過(guò)程中能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的流程：太陽(yáng)能→電能→化學(xué)能→電能→光能。答案與解析：太陽(yáng)能是可以重復(fù)利用的能源。多余的能量?jī)?chǔ)存在蓄電池內(nèi)，則是轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，夜晚供交通指示燈及照明燈發(fā)光，則是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能。故答案為：化學(xué)能；電能。20．右圖是“光電互補(bǔ)型”太陽(yáng)能熱水器，晴天以吸收太陽(yáng)能作為加熱方式，陰雨天可用電加熱方式。某該種太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)的水為120kg，當(dāng)水溫由15℃升高到45℃時(shí)，（1）這些水吸收的熱量是1.512×107J[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）若在陰雨天，采用電加熱方式進(jìn)行工作時(shí)的效率為70%，則要消耗的電能是6千瓦時(shí)。答案與解析：（1）Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×120kg×（45℃﹣15℃）＝1.512×107J；（2）采用電加熱方式進(jìn)行工作時(shí)：η＝＝70%，W電＝＝＝2.16×107J＝6kW?h。故答案為：（1）1.512×107；（2）6。21．太陽(yáng)能路燈的燈桿頂端是太陽(yáng)能電池板，它能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，供夜晚路燈照明。若在一定時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量為2.7×107J，這與完全燃燒0.9kg的煤放出的熱量相當(dāng)；這些能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可供功率為35W的路燈工作60h，那么該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率是28%（煤的熱值為3.0×107J/kg）。答案與解析：（1）蓄電池充電是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；（2）∵由題知，Q放＝mq＝2.7×107J，∴需要完全燃燒煤的質(zhì)量：m＝＝＝0.9kg；（3）使用太陽(yáng)能路燈的有用能量：W電＝Pt＝35W×60×3600s＝7.56×106J，太陽(yáng)光輻射到該太陽(yáng)能電池板的能量（總能量）W總＝2.7×107J，該太陽(yáng)能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率：η＝×100%＝×100%＝28%。故答案為：化學(xué)，0.9，28。22．有一種太陽(yáng)能照明燈，它是利用太陽(yáng)能電池板供1只“12伏9W”的電子節(jié)能燈工作的原理制成。若太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能的有效面積為0.3m2，平均1小時(shí)內(nèi)得到的太陽(yáng)輻射能約為0.4×106焦，太陽(yáng)光照一天（不考慮天氣影響，經(jīng)8小時(shí)計(jì)算），恰好可供電子節(jié)能燈工作10小時(shí)。額定電壓額定功率平均壽命每只售價(jià)（元）每度電費(fèi)/元白熾燈220伏40瓦1000小時(shí)150.4電子節(jié)能燈12伏9瓦2000小時(shí)15太陽(yáng)能電池板20年1000（1）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少？。（2）40瓦的白熾燈與這種9瓦的電子節(jié)能燈的發(fā)光效果相當(dāng)。請(qǐng)你根據(jù)表中的數(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較經(jīng)濟(jì)上是否有優(yōu)勢(shì)？（燈每天工作10小時(shí)，一年按365天計(jì)算）答案與解析：（1）太陽(yáng)能電池板工作一天（按8h計(jì)算）吸收的太陽(yáng)能Q＝0.4×106J/h×8h＝3.2×106J，照明燈工作10h消耗的電能W＝Pt＝9W×10×3600s＝3.24×105J，η＝×100%＝×100%＝10.1%，（2）在相同的時(shí)間內(nèi)（20年）進(jìn)行比較燈泡工作總時(shí)間；20×365×10h＝73000h，使用白熾燈情況：需要的燈數(shù)n＝＝73（盞）購(gòu)買白熾燈的費(fèi)用73×1.5元＝109.5元，白熾燈所消耗的電能W＝Pt＝0.04kw×73000h＝2920kw?h須交電費(fèi)2920kw?h×0.4元/kw?h＝1168元共計(jì)費(fèi)用：109.5元十1168元＝1277.5元，使用太陽(yáng)能照明燈情況：需要的燈數(shù)n′＝＝37（盞）購(gòu)買節(jié)能燈的費(fèi)用37×15元＝555元共計(jì)費(fèi)用：1000元+555元＝1555元，1555元＞1277.5元因此，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)上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。答：（1）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是10.1%。（2）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)上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。23．2016年7月26日，全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”（如圖所示）降落在阿聯(lián)酋阿布扎比機(jī)場(chǎng)，完成人類首次太陽(yáng)能環(huán)球飛行壯舉。這次飛行共經(jīng)歷了十段航程，途徑我國(guó)重慶和南京兩個(gè)城市。整個(gè)飛行過(guò)程中，飛機(jī)依靠太陽(yáng)能為平均功率10kW的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，首次實(shí)現(xiàn)晝夜飛行而不耗費(fèi)一滴燃油，成功地向人們傳播了新能源理念。某日，日照持續(xù)15h，白天高效太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能E的25%轉(zhuǎn)化為電能，若其中一部分電能全部為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，另一部分電能全部給超輕薄鋰離子電池充電，其充電效率為90%．夜間飛行時(shí)，如果鋰離子電池將儲(chǔ)備的能量全部釋放，為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。（1）求飛機(jī)上的電動(dòng)機(jī)工作一天消耗的電能W；（2）求太陽(yáng)能電池板提供給鋰離子電池充電的電能W充；（3）若每秒每平方米的太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射的功率為250W，則覆蓋在飛機(jī)表面的太陽(yáng)能電池板面積S至少為多少？（保留一位小數(shù)）答案與解析：（1）由P＝可得，飛機(jī)上的電動(dòng)機(jī)工作一天消耗的電能：W＝Pt＝10kW×24h＝240kW?h；（2）飛機(jī)夜間飛行的時(shí)間：t′＝24h﹣15h＝9h，夜間飛行時(shí)消耗的電能：W夜＝Pt′＝10kW×9h＝90kW?h，由η＝×100%可得，太陽(yáng)能電池板提供給鋰離子電池充電的電能：W充＝＝＝100kW?h；（3）白天飛行時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W白＝Pt″＝10kW×15h＝150kW?h飛機(jī)獲得的總電能：W電＝W白+W充＝150kW?h+100kW?h＝250kW?h，由η＝×100%可得，飛機(jī)獲得的太陽(yáng)能：E＝＝＝1000kW?h＝3.6×109J，由E＝PSt可得，覆蓋在飛機(jī)表面的太陽(yáng)能電池板面積：S＝＝≈266.7m2。答：（1）飛機(jī)上的電動(dòng)機(jī)工作一天消耗的電能為240kW?h；（2）太陽(yáng)能電池板提供給鋰離子電池充電的電能為100kW?h；（3）覆蓋在飛機(jī)表面的太陽(yáng)能電池板面積S至少為266.7m2。24．據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道：“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”太陽(yáng)能飛機(jī)于2015年3月9日從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛，展開(kāi)為期近5個(gè)月的環(huán)球之旅，在中國(guó)重慶。南京等地停留，最后返回出發(fā)點(diǎn)?？傦w行天數(shù)25天，總里程達(dá)35000km。本次環(huán)球之旅的意義是向世人展示創(chuàng)新和環(huán)保理念，推廣清潔能源。在白天飛行時(shí)，飛機(jī)“汲取”太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電能，還能將多余的太陽(yáng)能電力儲(chǔ)備到高性能蓄電池中供夜間飛行，實(shí)現(xiàn)不用一滴燃油晝夜飛行。整架飛機(jī)的動(dòng)力來(lái)源于機(jī)翼上安裝的17248塊超薄高效太陽(yáng)能電池板，面積達(dá)到260平方米，太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池板單位面積上的輻射功率為1.0×103W/m2，”陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”使用的太陽(yáng)能電池板屬于第一代單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率較高，達(dá)到25%，飛機(jī)的飛行速度平均為108km/h。求：（1）正常工作時(shí)，太陽(yáng)能電池的電功率為多少？（2）如果飛機(jī)在空中沿水平方向勻速飛行時(shí)受到的空氣阻力為1500N，則飛機(jī)克服空氣阻力做功的平均功率為多少？答案與解析：（1）正常工作時(shí)，太陽(yáng)能電池的電功率：P1＝p0Sη＝1.0×103W/m2×260m2×25%＝6.5×104W；（2）飛機(jī)的飛行平均速度：v＝108km/h＝30m/s，飛機(jī)克服空氣阻力做功的平均功率：P2＝fv＝1500N×30m/s＝4.5×104W。答：（1）太陽(yáng)能電池的電功率為6.5×104W；（2）飛機(jī)克服空氣阻力做功的平均功率為4.5×104W。25．為了倡導(dǎo)低碳生活，太陽(yáng)能熱水器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活。如表提供的是一裝滿初溫為10℃水的太陽(yáng)能熱水器在太陽(yáng)照射下的相關(guān)信息：太陽(yáng)照射時(shí)間/h太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為水的內(nèi)能的效率熱水器最大水容量/L1060%100水升高的溫度/℃水的比熱容/[J?（kg?℃）﹣1]水的密度/kg?m﹣3604.2×1031.0×103根據(jù)上表信息，求：（1）熱水器中的水吸收的熱量是多少。（2）此次熱水器接收的太陽(yáng)能為多少。答案與解析：（1）由ρ＝得，熱水器中的水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg，根據(jù)上表信息信息可知，水溫度升高了60℃，水吸收的熱量：Q＝Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×60℃＝2.52×107J；（2）太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為水的內(nèi)能的效率為60%，由η＝×100%可得，此次熱水器接收的太陽(yáng)能：E＝＝＝4.2×107J。答：（1）熱水器中的水吸收的熱量是2.52×107J；（2）此次熱水器接收的太陽(yáng)能約為4.2×107J。26．太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)利用的能源之一。太陽(yáng)能動(dòng)力車是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的一種新型機(jī)動(dòng)車。有一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車（研制過(guò)程中的樣品），它上面的太陽(yáng)能電池板的有效面積為8m2，天氣晴朗且電池板對(duì)著太陽(yáng)時(shí)，每平方米面積上能夠接收到的太陽(yáng)能的功率為1kW，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓為120V，可供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流為10A．求：（1）在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多大？（2）如果電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，且該車沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得的牽引力為150N，則該車勻速行駛的速度是多大？答案與解析：（1）太陽(yáng)能電池板獲得的太陽(yáng)能的功率：P太＝8×1kW＝8kW＝8000W，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的功率：P電＝UI＝120V×10A＝1200W，則太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝15%。（2）由η′＝×100%＝×100%＝×100%得，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P機(jī)械＝η′P電＝75%×1200W＝900W，由P＝＝＝Fv得，該車勻速行駛的速度：v＝＝＝6m/s。答：（1）在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；（2）該車勻速行駛的速度是6m/s。27．經(jīng)驗(yàn)表明，自制家用太陽(yáng)能熱水器的效率，在夏天時(shí)可達(dá)所接收的天陽(yáng)能總量的50%；已知在地球表面，晴天時(shí)對(duì)垂直于陽(yáng)光的表面接收到的熱輻射為8×104J/（min?m2），太陽(yáng)能熱水器的水箱內(nèi)裝水60kg，玻璃蓋面積為0.84m2，并隨時(shí)調(diào)整水箱位置使陽(yáng)光總能垂直射入玻璃蓋，計(jì)算：（1）曬水4h后水溫升高多少？（2）若要用干木材將同樣多的水升高相同的問(wèn)題，至少需要干木材多少千克？（不考慮熱損失，干木材的熱值q＝1.2×107J/kg）答案與解析：（1）太陽(yáng)能熱水器4h接收的太陽(yáng)輻射能為：Q＝8×104J/（min?m2）×0.84m2×4×60min＝1.6128×107J，由η＝得水吸收的熱量為：Q吸＝Qη＝1.6128×107J×50%＝8.064×106J；由于Q吸＝cm△t，則水箱中60kg水的溫度能升高的溫度：△t＝＝＝32℃（2）根據(jù)Q＝mq得需要的木材質(zhì)量為：m＝＝＝0.672kg答：（1）曬4h后水的溫度能升高32℃；（2）至少需要干木材0.672kg。28．用一個(gè)底面積是500cm2、高不小于2cm的圓柱形容器，內(nèi)裝水1kg，可用來(lái)估測(cè)射到地面上的太陽(yáng)能。在日光垂直照射5min后，水溫升高了2.5℃．試估算在日光直射下地球表面每平方米每秒鐘獲得的熱量。（忽略容器吸收的和散失到周圍的熱量）答案與解析：容器里水吸收的熱量為：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×2.5℃＝1.05×104J容器的面積S＝500cm2＝5×10﹣2m2，照射時(shí)間t＝5min＝300s在日光直射下地球表面每平方米每秒鐘獲得的熱量為Q＝＝＝7×102J/（m2?s）答：在日光直射下地球表面每平方米每秒鐘獲得的熱量為7×102J/m2?s。29．太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的能源之一。太陽(yáng)能汽車是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的一種新型汽車。如圖所示的是一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車，車上太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能的面板的有效面積為S＝8m2，太陽(yáng)光照射到電池板每1m2面積上輻射功率為P0＝1KW，在晴朗的天氣，電池對(duì)著太陽(yáng)時(shí)產(chǎn)生的電壓為U＝120V，并對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供I＝10A的電流，試問(wèn)：（1）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？（2）如果這輛汽車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力為150N，則汽車的行駛速度是多大？答案與解析：（1）太陽(yáng)能電池的面板接收到的太陽(yáng)能的功率為P太＝P0S＝1×103W×8＝8000W轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能汽車的電功率為P電＝UI＝120V×10A＝1200W太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η1＝×100%＝×100%＝15%；（2）設(shè)汽車的轉(zhuǎn)化效率為η2，則汽車的機(jī)械功率為P機(jī)＝P電×η2＝1200W×75%＝900W當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，P機(jī)＝＝＝Fv，。答：（1）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；（2）汽車的行駛速度是6m/s。30．下表是某電輔式太陽(yáng)能熱水器的部分參數(shù)。保溫桶容積（L）150采光面積（m2）2.5水溫（℃）夏天45﹣90冬天40﹣60電熱管220V，2000W夏天用溫度為20℃的水將保溫桶充滿，假設(shè)熱水器接受到的太陽(yáng)能有50%被水吸收，在最好的日光照射下，C水＝4.2×103J/（kg?℃），試求：（1）當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時(shí)，需要多少太陽(yáng)能？（2）若夜間無(wú)陽(yáng)光照射時(shí)，用電熱管加熱，達(dá)到同樣的要求，在電熱管不計(jì)熱量損失的情況下，需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？答案與解析：（1）∵ρ＝∴水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×150×10﹣3m3＝150kg，水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×150kg×（90℃﹣20℃）＝4.41×107J，需要的太陽(yáng)能：Q＝＝＝8.82×107J；（2）∵W＝Q吸＝Pt∴加熱的時(shí)間：t＝＝＝＝2.205×104s。答：（1）需要的太陽(yáng)能為8.82×107J；（2）需要加熱的時(shí)間為2.205×104s。31．1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了一輛太陽(yáng)能汽車。車上電池的太陽(yáng)能接收板的面積是8m2，它正對(duì)太陽(yáng)時(shí)電池能夠產(chǎn)生120V的電壓，并對(duì)車上電動(dòng)機(jī)提供10A的電流。電動(dòng)機(jī)的直流電阻為4Ω，而太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1.0×103W/m2．求：（1）該車的太陽(yáng)能電池的效率是多少？電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（2）若太陽(yáng)輻射的總功率為3.9×1.026W，且太陽(yáng)光在穿過(guò)太空及地球大氣層到達(dá)地面的途中有28%的能量損耗，還知道半徑為R的球面面積為S＝4πR2．請(qǐng)根據(jù)這些資料計(jì)算太陽(yáng)到地球的距離。答案與解析：（1）太陽(yáng)能接收的功率：P1＝1.0×103w/m2×8m2＝8×103W；輸出功率為：P2＝UI＝120V×10A＝1200W；太陽(yáng)能電池的效率是：η＝＝＝15%。（2）電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率：P3＝I2R＝（10A）2×4Ω＝400W，P機(jī)械＝P2﹣P3＝1200W﹣400W＝800W，電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η′＝＝≈66.67%。（3）設(shè)太陽(yáng)到地球的距離為R，以太陽(yáng)為球心，以R為半徑的面積：S＝4πR2太陽(yáng)的輻射總功率和太陽(yáng)能電池集光板的面積分別為P0和S’，則有P0＝3.9×1026W，S’＝8米2單位面積上的輻射功率：R≈1.5×1011（米）答：該車的太陽(yáng)能電池的效率是15%；電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是66.67%。太陽(yáng)到地球的距離。太陽(yáng)到地球的距離1.5×1011（米）。32．橫截面積為S1＝3×10﹣2m2的圓筒內(nèi)裝有m＝0.6kg的水，太陽(yáng)光垂直照射t＝2min可以使水溫升高△t＝1℃．水的比熱容為C＝4.2×103J/（kg?℃）]。求：（1）兩分鐘內(nèi)水吸收的太陽(yáng)能Q；（2）地球上每秒鐘每平方米的面積上可以接受到的太陽(yáng)能E0。（3）設(shè)大氣頂層的太陽(yáng)能有45%能達(dá)到地面被水吸收，地球的半徑R＝6.4×106m．問(wèn)每秒鐘有多少太陽(yáng)能到達(dá)地球？E＝？（4）太陽(yáng)與地球表面的平均距離r＝1.5×1011m，估算太陽(yáng)的全部輻射功率P（太陽(yáng)發(fā)射能量可看成是分散到以太陽(yáng)為圓心太陽(yáng)到地球?yàn)榘霃降牡们蛎嫔?，此球面面積為S＝4πr2）答案與解析：（1）∵圓筒內(nèi)裝有m＝0.6kg的水，水的比熱容為C＝4.2×103J/（kg?℃），太陽(yáng)光垂直照射t＝2分鐘可以使水溫升高△t＝1℃∴水吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.6kg×1℃＝2.52×103J。（2）根據(jù)題意，地球上每秒鐘每平方米的面積上可以接受到的太陽(yáng)能：E0＝＝＝700J/（m2?s）；（3）根據(jù)題意，到達(dá)地球的太陽(yáng)能每秒鐘被水吸收的熱量是Q′＝E0πR2，∵太陽(yáng)能有45%能達(dá)到地面被水吸收，∴每秒鐘到達(dá)整個(gè)地球的太陽(yáng)能是：E＝，綜合以上兩個(gè)式子，并代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算E＝＝＝2×1017J/s（4）根據(jù)題意，太陽(yáng)的全部輻射功率P＝E04π．r2＝700J/（m2?s）×4×3.14×（1.5×1011m）2＝2×1026J/s＝2×1026W答：（1）兩分鐘內(nèi)水吸收的太陽(yáng)能Q為2.52×103J。（2）地球上每秒鐘每平方米的面積上可以接受到的太陽(yáng)能為700J。（4）每秒鐘有2×1017J的太陽(yáng)能到達(dá)地球。（4）太陽(yáng)的全部輻射功率P為2×1026W。六．新能源（共1小題）33．在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排和使用新能源的政策支持下，小明家計(jì)劃安裝太陽(yáng)能電池板供照明使用，同時(shí)將普通白熾燈全部換成LED節(jié)能燈。他通過(guò)調(diào)查和查閱資料獲取了以下信息：①小明家所處位置每天平均能接收的太陽(yáng)能約為1.44×107J/m2。②某型號(hào)的太陽(yáng)能電池板對(duì)太陽(yáng)能的利用率為10%。③5W的LED節(jié)能燈照明效果與40W的普通白熾燈相同。④家里有5盞40W的普通白熾燈，每盞燈每天平均使用4h。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）請(qǐng)寫出一種新能源（除太陽(yáng)能外），并說(shuō)說(shuō)你（家）能為節(jié)能減排做些什么？（2）換用節(jié)能燈后與原來(lái)相比，每天可節(jié)約照明用電多少度？（3）至少要安裝多少平方米該型號(hào)的太陽(yáng)能電池板才夠節(jié)能燈使用？答案與解析：（1）風(fēng)能，核能，地?zé)崮埽毕艿榷际浅Ｒ?jiàn)的新能源。比如節(jié)約紙張，節(jié)約用電，乘坐公共等都是節(jié)能減排的措施