专题22 能源和可持续发展-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析

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1、一、选择题1. （2016 上海物理竞赛）一厚度为 d 的 薄 金 属 盘 悬 吊 在 空 中 ， 其 上 表 面 受 太 阳 直 射 ， 空气的温度保持 300K 不变，经过一段时间，金属盘上表面和下表面的温度分别保持为 325 和 320K。 假 设 单 位 时 间 内 金 属 盘 每 个 表面 散 失 到 空 气 中 的 能 量 与 此 表 面 和 空 气 的 温 度 差 以 及 此 表 面 的 面 积 成 正 比 ；单位 时 间 内 金 属 盘 上 、 下 表 面 之 间 传 递 的热 量 与 金 属 盘 的 厚 度 成 反 比 ， 与两表面之间的温度差和表面面积成正比。忽略金属盘侧面

2、与空气之间的热传递。那么，在金属盘的厚度变为 2d 而 其 他 条 件 不 变 的 情 况 下 ， 金 属 盘 上 、 下 表 面 温 度 稳 定 之 后 ， 金属 盘 上 表 面 的 温 度 将 变 为A 323K B 324K C 326K D 327K2 （2014 全国初中应用物理知识竞赛）.如图 10 所示的电动自行车既可以电动骑行，也可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车的主要技术参数。根据学过的物理知识，判断以下估算结果中合理的是( ) A.电动自行车行驶过程中，电动机的工作电流保持 5A 不变 B.蓄电池一次充足电，放电时

3、可输出的电能最多约为 3.5104J C.若蓄电池储存能量的 80%用于驱动电动自行车在平均阻力为 40N 的水平公路上匀速行驶，蓄电池一次充电最多能连续电动行驶约 4lkm D.蓄电池一次充电后，该电动自行车最多可供电动骑行 2.4h 3. （ 2011 全国初中应用物理知识竞赛初赛）空气热源型热泵热水器是利用空气作为低温物质，通过介质工作物质）吸收空气中的热能，再利用热泵技术（类似电冰箱工作原理）消耗少量的电能驱动压缩机，使介质成为高温物质并对冷水进行加热。热泵热水器具有高效节能、不受天气影响等优点，已列人国家推广火炬计划。则该种热水器内介质汽化的发生位置和吸放热情况是（ ）A在低温物质处

4、，介质从空气中吸热 B 在低温物质处，空气从介质中吸热C.在高温物质处，介质从冷水中吸热 D 在高温物质处，冷水从介质中吸热【参照答案】A【名师解析】该种热水器内介质汽化的发生位置在低温物质处，介质从空气中吸热，选项 A 正确。4.伊拉克战争、利比亚战争、一触即发的西方国家与叙利亚战争和西方国家与伊朗战争其实，这一切都与能源有关！在下列有关能或能源的讨论中，你认为错误的是（ ）A人类社会面临能量危机，总有一天能量会被消耗殆尽B煤、石油、天然气等的储量有限，人类面临能源危机C很多传统能源已走向枯竭，但我们可以开发新的能源D太阳能、风能、水力、地热能、潮汐能实际是无限的5.（2012 湖北黄冈）我

5、国南海海底蕴藏着大量的“可燃冰”，它是天然气和水在低温高压下形成的固态物质，因外形晶莹剔透，酷似冰块却能燃烧而得名，是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源。下列说法正确的是（ ）A可燃冰是可再生能源 B可燃冰的能量来自亿年前的太阳能C可燃冰是核聚变反应生成的 D可燃冰燃烧时核能转化为内能【参照答案】B【名师解析】可燃冰是不可再生能源，可燃冰的能量来自亿年前的太阳能，可燃冰燃烧时化学能转化为内能，选项 B 正确.6.核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是（ ）A、目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C、原子核分裂或聚合时释放出核能D、核能

6、是一种不可再生的能源【参照答案】A【名师解析】目前核电站都是通过重核裂变来利用核能，选项 A 错误。7. （2011 上海初中物理知识竞赛试题）近年来全球变暖最主要的原因是 A被大气吸收的太阳辐射增加 B被大气反射到太空的太阳辐射增加C被大气吸收的地表辐射增加 D被地表反射到太空的太阳辐 射增加【参照答案】C【名师解析】近年来全球变暖最主要的原因是大气中温室气体增多，被大气吸收的地表辐射增加，选项 C 正确。8.（2011 全国初中应用物理知识竞赛试题）.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术，速度从 250km/h 减至 90km/h，这期间停止动力供给，列

7、车依靠惯性继续前行，并带动发电机发电；第二阶段采用机械刹车，速度从 90km/h 开始不断减小直至停止；关于列车进站过程中的能量转化，下列说法中正确的是( )A.第一阶段减小的动能全部转化为电能，即电能等于减小的动能。 B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，即电能小于减小的动能。C.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能等于减小的动能。 D.第二阶段减小的动能主要转化为内能，且内能大于减小的动能。 二填空题1 （2012 全国初中物理竞赛预赛）在“节能减排，低碳生活”的理念下，太阳能越来越受到人们的青睐，太阳能属于_能源（填“可再生”或“ 不可再生”） 。许多家庭安装了太阳能热水器，太阳

8、能热水器主要是通过_方式增加水的内能。装有 40kg 水的热水器温度升高 25，水的内能增加了_J。 【水的比热容 c 水 =4.2103J/（kg） 】【参照答案】可再生 热传递 4.2106【名师解析】解析：太阳能属于可再生能源。太阳能热水器主要是通过热传递（接收太阳辐射）方式增加水的内能。装有 40kg 水的热水器温度升高 25，水的内能增加了 E=cmt=4.2103J/（kg ）40kg25=J。2.(2009 上海初中物理知识竞赛复赛题 )10.如图是一种给农作物灌溉的“滴灌”装置，图中的 p 为进水总阔，q 为一种特制的滴水头，该滴水头每分钟滴水的数目相同，每滴水的体积也相同。在

9、横截面积相同的一根直管上共装有 100 个滴水头。第 36 个滴水头与第 37 个滴水头间水管中的水流速度为 v1 ，第 64 个滴水头至第 65 个滴水头间水管中的水流速度为 v2，则速度的大小关系为 v1_v2（选填：“”、 “ 16 9【名师解析】解析：根据题述，第 36 个滴水头与第 37 个滴水头间水管中的水流量和第 64 个滴水头至第 65 个滴水头间水管中的水流量之比为 6436，由流量公式 Q=Sv 可知，v lv 2=6436=16 9。3. （2011 全国初中应用物理知识竞赛初赛）汽车的诞生改变了人类的生活方式。事实上，人类很早就在探寻着更好的代步工具，法国人居纽于 17

10、69 年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车。现在你看到的这幅漫画（如图），据说是牛顿所设计的蒸汽汽车原理图，试就该原理图回答下列问题：来源:学科网(1)找出原理图中运用的物理知识有 。(2)该原理图中涉及到能量转化过程有 。（各写出一点即可）4 （2015 上海初中物理竞赛复赛题）无风时，以速度 v 跑步，人所受的空气阻力 f= CAv2，C 为阻力系1数， 为空气的密度，A 为人在垂直于运动方向上的截面积，阻力功率 P=fv。己知某人于平地上匀速跑步时，身体为跑步持续提供 80W 的功率，若此人质量 m=60 千克，A=0.40 米 2， C=2.0， 空 =1.3 千克米3，且跑步时没有任

11、何打滑，则此人的跑步速度为_米秒。若肌肉消耗能量做功的效率为 25，则此人跑步 30 分钟消耗_焦耳的能量。【参照答案】5.4 5.76105【 名师解析】由 P=fv 和 f= CAv2，可得 v= ，代入相关数据，得：v=5.4m/s。此人跑步 30 分钟消耗能量为132PCAW=Pt/=803060J25%=5.76105J。学 科 网三综合应用题1 （18 分） （2015 全国初中应用物理知识竞赛复赛）风力发电机发电时，风机叶片在风力的推动下转动，然后带动发电机发电。已知风能密度（单位时间内通过单位面积的风能）W=0.5v 3，其中 v 为风速， 为空气密度。某台风力发电机风机叶片的

12、旋转面积约 S=5103m2（即叶片旋转过程中所扫过的面积） ，在工作过程中始终保持风速与叶片的旋转面垂直。当地空气密度为 =1.2kg/m3。（1）请分别说出风力发电机的优点和不足；（2）当风速 v1=8m/s 时，求 1s 内流过叶片旋转面的空气质量。（3）当风速 v2=10m/s 时，1h 输出电能约为 960kWh，若传动装置和齿轮箱的能量损失不计，其中发电机的效率为 80%，求风机的效率。 2.(2009 上海初中物理知识竞赛复赛第 21 题)(1)（8 分）小灯泡（点光源）发出的光沿半径向外传播，在单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能叫做光强。有同学设计并进行了如图所示的实

13、验：将一个“6 伏，8.0 瓦”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光强传感器，以测定与光源间距为 d 时相应的光强值 I，测得多组数据；将数据标在 I-1/d2 坐标图上，得到一根过原点的直线。根据图线，求出该小灯泡将电能转化为光能的效率。 （已知球表面积计算公式为 S=4R2，R 为球半径）(2)（6 分）L 1、L 2 为两盏额定电功率为 200 瓦照明用的路灯，其发光效率与光能的传播规律同上述实验。L1, L2 安装在离地面高 5 米处，P 为路灯连线中点的正下方路面上的一点，为使照射到 P 点的光强不小于0.013 瓦米 -2，则相邻两盏路灯之间

14、的最远距离为多少？【名师解析】：(1)距离光源为 d 的球面上光强为 I= 24Pd，I-1/d2 图线斜率为 3.33， 04P2sinh2sin= 02hsin3。由题意知，这一光强应等于 0.013 瓦米 -2。即： 02Phsin3=0.013W/m2，代入 P0=200W，h=5m，解得 sin=0.581，即 =35.52。两灯之间的最大距离为 L=2hcot=25cot35.52m=14.0m。3（16 分）(2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题 )小李把一袋体积为 200mL、温度为 10的牛奶放进微波炉中，用高火加热 l min，牛奶被加热至 50，达到适宜饮用的温度。小

15、李家微波炉的部分技术数据如下表所示，牛奶的密度和比热容与水的密度和比热容接近。请计算说明：（1）微波的波长是多少?（2）如果电价为 0.5 元度，按上述条件加热 10 袋这样的牛奶需要多少电费?（3）该微波炉在加热牛奶时的效率是多少?4、(2009 全国初中应用物理知识竞赛复赛题 )小兰家的全自动家用豆浆机的部分技术数据如下表所示。额定电压 220V 电机功率 180W额定频率 50Hz 加热功率 800W加干豆量 75g 加 水 量 1200mL制作豆浆的程序大致如下：(水温为 20)工作程序 加热 打浆 煮浆 防溢延煮 断电报警工作时间与状态电热器开始加热，8min后，水温达到打浆设定温度

16、。电机带动刀片高速打浆，打浆共 4 次，每次打15s，间隔15s。电热器继续加热，直至豆浆第一次沸腾，耗时2min。电热器间断加热，(每加热 l min，停20s)使豆浆反复煮沸，充分煮熟。共6min40s 结束。机器发出声光报警，提示豆浆已做好小兰在用该豆浆机制作豆浆之前关闭了她家所有的用电器开关，然后在豆浆机开始制作豆浆的同时，开始记录她家电能表(如图 3 所示 )的转盘转过的圈数，当豆浆机发出声光报警时为止，数得电能表的转盘转过了 74 圈。请回答：（1）煮好一锅这样的豆浆需要消耗多少电能?（2）根据第 1 问的计算结果，计算制作一锅这样豆浆的过程中她家电能表的转盘应转过多少圈?（3）第

17、 2 问中计算的结果与小兰实际记录的圈数相符吗?如不相符，请说出你对产生这一偏差的猜想。5(2009 年全国初中应用物理知识竞赛 )图 1 所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供 1 只“220 V 40W”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 0.3 m2，地球上该处与太阳光垂直的 表面接收的太阳辐射能约为 7.2 104J(minm 2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作 10 h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以 8 h 计算。求：图 1（1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少?（2）若 200 W 的白炽灯与这种 40 W 的电子节

18、能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势?(灯每天工作 10 h，一年按365 天计算)额定电压/V 额定功率/W 平均寿命 每只售价/元 每度 电费/元白炽灯 220 200 1000 小时 20 0.5电子节能灯 220 40 8000 小时 20太阳能电池板 20 年 1500使用太阳能照明灯情况：需要的灯数为 73000/8000=10 盏，购买太阳能照明灯的费用 1020 元=200 元。共计费用 1500 元+200 元=1700 元。7446 元1700 元，这说明使用这种太阳能照明灯比使用白炽灯在经济上

19、有很大优势。【点评】此题以太阳能的利用和电子节能灯为素材，考查能量、功率、斜率及其相关知识。6（2007 年全国初中应用物理知识竞赛）空气的流动形成风，风具有能量，称为风能。风能具有来源丰富、安全卫生等优点。图 2A 是我国某地区风力发电的外景图。风力发电机中的叶片在风力的推动下转动，并带动机头发电机发电，为人们提供电能。设该地区空气密度为 1.3kg/m3,一台风车的轮叶转动时可以形成面积为 600m2 的圆面。 图 2A 图 2B（1）、若风速为 10m/s，则 ls 内冲击到风车轮叶形成的圆面的空气质量是多少 kg？已知 1kg 空气以这样的速度运动时具有的动能是 50J，10 台这样的

20、风车工作 ls 所产生的电能可供 1 盏“220V 60W”灯炮正常工作 2h，求这种风车发电的效率。 （2）、若此地年平均风速为 15m/s，100 台这样的风车一年（工作时间按 4000h 计算）获得的风能相当于完全燃烧多少 kg 煤？（煤的热值为 3107J/kg） （3）、请你结合风力发电的实际情况及图 4 中的有关信息说明自前风力发电开发的困难和前景。 风车发电的效率为：= E 电 /E100%=4.32105J/3.9106J100%=11%。 【点评】此题以风车发电为切入点，考查密度、动能、能量、效率、热值及其相关知识点。7(2009 年全国初中应用物理知识竞赛 )在一些农村地区

21、建造的沼气池，通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图 3 所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。说明：1沼气池 2水压池 3进料口 4密封盖 5输气管 6贮气室 7沼气压力显示器 8总阀门 9U 形管压强计 (里面装有染成红色的水) l0出料口盖板(不密封水压池，水压池仍与外面大气相通) 11阀门 已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下：使用燃料 液化石油气 天然气 人工煤气 人工沼气灶前压强(k Pa) 2.8 2.0 1.0 0.5左：3

22、.6 左：3.6来源:Z*xx*k.Com来源:学#科#网 Z#X#X#K额定热流量（kW)普通炉右：4.0组合炉来源:Z.xx.k.Com右：3.6单炉 4.0取 g=10 Nkg ，水的比热容 c 水 =4.2l03J(kg)（1）根据图 3 所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?（2）有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施?（3）若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为 2.5 kg、温度为 20的水烧开，耗时约 10 min。试估算右炉烧水的

23、效率。（4）请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。【名师解析】（1）.灶前沼气的压强 p= 水 gh 水 =1.0103kg/m310N/kg0.06m=6.0102Pa=0.6kPa【点评】此题以沼气应用为切入点，考查压强、热量、比热、效率及其相关知识点。8、 （2008 河南初中应用物理知识竞赛题）2008 年 1 月 2 日我省第一个风力发电机组在三门峡落成。发电机组连同底座共重 80t中间的钢柱高 61.5 米底部直径 4 米。与主机连在一起的 3 片“风叶”，每片长375 米，面积约为 20m2。(1)风能是属于 (可再生或不可再生)能源。风力发电的主要优点为(两点) (2)发

24、电机底座对地面的压强为多少?(g 取 10Nkg)(3)若平均风速为 6ms，空气的密度为 1.29kgm 3，则每秒钟吹到每个叶片上的空气的质量为多少?(4)一期工程计划安装 17 台总功率为 1500 千瓦的风力发电机组预计每年 (按 360 天汁算)并网发电量为多少千瓦时？与燃煤发电相比每年可节约标准煤多少吨?(标准煤的热值为 3107Jkg)?【名师解析】(1)可再生 节能、环保、成本低(2) 发电机底座面积 S=d2/4 = 22m2=4m2=12.56 m2，压力 F=G=mg=80103kg10N/kg=8105N发电机底座对地面的压强 p=F/S=8105N/12.56 m2=

25、6.37104Pa。(3)每秒钟吹到每个叶片上的空气的质量为 m=vs= 6ms20m 21.29kgm 3=154.8kg。(4) 每年(按 360 天汁算)并网发电量为 W=Pt=1500kW36024h 时=1.0310 7 kWh1.03107 kWh=1.031073.6106J=3.71013J每年可节约标准煤 m= W/q=3.71013J3107Jkg=1.23610 6kg=1.236103t。学 科 网9.(2011 初中应用物理知识竞赛初赛 )科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源、减少了对环境的污

26、染某可移动式太阳能水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为 9.0103W，能为 该房供应热水和在水上移动等提供能量(1)漂浮房冬暖夏凉，利用了水的什么特性？(2)太阳能电池板将太阳能转化为电能若只用来给水加热时，电池板两极的电压为 200V，加热电阻丝的电阻为 15，设电阻丝产生的电热全部转化为水的内能，则加热 5min，水的内能增加了多少？(3)有 5 位中学生从岸上进入漂浮房参观，则水对漂浮房的浮力约增加了多少？(4)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面上以恒定功率沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变从某一时刻开始，漂浮房受到水平方向的

27、牵引力 F 随运动时间 t的变化关系如图所示，t=50s 后，漂浮房以 2.5m/s 的速度做匀速直线运动则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为多少？太阳能转化为机械能的效率为多少？10同学 们学习了“能源与可持续发展”的内容后，知道热电站既能发电，又能供热，随着热电站技术不断更新，煤的燃烧程度比传统火电站更充分为深入了解，他们对某热电站进行调查，获取信息如下：(1)4000t 煤完全燃烧放出多少热量？20h 发电多少千瓦时？(q 煤 310 7J/kg)(2)该热电站的能量利用率是多少？(3)请你结合以上信息，写出提高热电站能量利用率的方法。工作时间 燃煤 发电总功率 废气热电站 20

28、h 4000 t 5105kW向周边居民供热3.41013J11（12分） （2012全国初中应用物理知识竞赛）如图11甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为24V ，R 0为定值电阻，A 为油量指示表（一只量程为00.6A的电流表） ，Rx为压敏电阻，它的上表面受力面积为10cm 2，其阻值与所受压力的对应关系如图11乙所示。油箱的上下两部分皆为长方体形状，下半部分的横截面积为、20dm 2，高为2dm ，上半部分的横截面积为10dm 2，油箱加满油时油的总体积为60dm 3。当油箱装满油时，油量指示表的示数如图11丙所示。已知： 汽油0.710 3kgm

29、 3，取g=10N kg。1当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少；2若汽车在高速公路匀速行驶400km ，油量表由满刻度指向满刻度的14位置，求该汽车每行驶100km 消耗汽油多少升；3在上面第（2）问所述的行驶过程中发现，油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较快，而后来一段时间内变化较慢，请解释其中的原因。3因油箱上部横截面积较小，消耗相同体积的汽油，上部的液面高度变化较大，导致汽油对压敏电阻的压力变化较大，所以电流表示数变化较快（2分）12利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。安阳市启动了“光伏工程”示范项目，在某中学的教学楼顶安装了总功率

30、为 20kW 的光伏发电系统。（1）光伏发电系统发电时，能转化为能。（2）一天的有效光照时间按 8h 计算，该光伏发电系统一天共发电多少千瓦时？（3）该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转换效率为 30的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤？（煤的热值 q3.010 7J / kg )（4）请写出一条光伏发电的优点。【名师点评】此题以光伏发电切入，意在考查功和功率、效率、热量等知识点。13 (2011 全国初中应用物理知识竞赛题 )微波炉是一种利用向食物发射微波，进而将以微波形式存在的电磁能转化为内能来对食物加热的厨具。因为微波可以深入食物表面内约 5 cm，因此与蒸烤类厨具比较，具有加热更加迅

31、速的特点。小明家最近买了一个微波炉，他听人们讲利用微波炉对食物加热，不仅加热时间短，还具备加热效率高的特点。为了验证后一种说法，他决定借助电能表、手表、温度计等器材实际测量一下微波炉在高火挡烧水时的效率。为此他查看了家中微波炉后面的铭牌，上面注明额定输入功率为 1 200 W，他又查看了他家的单相电子电能表，上面注明 3200 imp / kWh(它表示每消耗电能 1 kWh，该电能表上面的发光二极管闪烁 3 200 次) 。之后，他关闭其他所有家用电器，将体积为 1L、温度为 20的水放入微波炉并用高火开始加热，同时用钟表计时并记录电能表上 面的发光二极管闪烁的次数，历时 4 min，电能表

32、上面的发光二极管闪烁了 256次，此时取出并测得水的温度为 72，请你帮助小明计算微波炉烧水时的效率。微波炉中发射微波的器件叫做微波管，若某微波炉内的微波管只有一只，且该微波管只能在额定电压下以额定功率工作，请回答这个微波炉是如何仅仅利用这只微波管实现在不同挡位工作的呢?【名师解析】4 min 微波炉消耗电能：E=631025.J= 2.88105J。水的质量 m=V=1103110-3kg=1kg。水吸收热量 Q=cm(t-t0)=4.21031(72-20)J=2.18105J。微波炉效率 =Q/E=76%当微波炉中的微波管在额定电压下以额定功率连续工作时，设定为高火档；当微波炉中的微波管

33、在额定电压下以额定功率间隙工作时，设定为非高火档；且工作时间与不工作时间的比值越小，微波炉的档位越低。14 （2011 全国初中应用物理知识竞赛试题）随着新能源、低碳等理念的普及，小明设想出了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，以下是他查到的一些数据:太阳辐射的总功率 P 总 =3.9x1026 W，太阳到地球的距离口 1.5x1011 m，阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中的能量损耗约为 51%;太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率最高约为 15%;假设一辆太阳能电池车的质量约为 750kg，期望达到的最高时速为 72km/h，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的 0.02 倍

34、，车身最多能敷设的太阳能电池板的面积约为 8m2，驱动电机能够将输入功率的 90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率。(已知半径为 r 的球的表面积为 S=4r2)1.根据以上数据，通过计算对小明的设想进行分析与评价。2.你对他的设想有什么改进建议?【点评】此题考查功率、效率等知识点。此题第 1 小题，具有多种解法，只要正确即可；第 2 小题，具有开放性，答出任意两点即可。15.(12 分) （2013 全国初中应用物理知识竞赛题）三峡水利枢纽工程是中国规模最大的水利枢纽工程，如图 13 所示。枢纽控制流域面积约 1.0106km2，占长江流域面积的 56%，坝址所在位置年平均流量为Q=4.51

35、1011m3。水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡水电站共安装 32台 7105kW 水轮发电机组，另外还有 2 台 5104kW 电源机组，总装机容量(指 34 台发电机 组同时工作时的总发电功率)P=2.2510 7kW，设计年发电量约 W =1011kWh。图 13阅读上述材料，解答下列问题(水的密度 =1.O103kg/m3，取 g =10N/kg):1.若三峡电站上、下游水位差按 h=110 m 计算，试求三峡电站将水的势能转化为电能的效率 。2.若 34 台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电机组平均年发电时间 t 为多少天？ 1

36、6、 （15 分）(2015 全国初中应用物理知识竞赛) 随着人们环保意识的提高， “风光互补路灯”（如图 12 所示）得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至 90%左右即停止充电，放电余留 20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。 风力发电机 太阳能电池组件最小启动风速 1.0 m/s 太阳能电池 180W最小充电风速 3.0m/s 太阳能转换效率 15%最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 400Ah-1

37、2V最大输出功率 400W 大功率 LED 路灯 80W-12V（1） 若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？ （2） 若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为 5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到 180W，则当地垂直太阳光方向 1m2 范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？ （3） 当风速为 6.0m/s 时，风力发电机的输出功率将变为 50W。在这种风速下，持续光照 12h，蓄电池的电量也只由 20%充到了 70%。求此过程中太阳能电池板发电的平均功率。17.(2009 全国初中应用物理知识竞赛题 )右图所示为一种太阳能照明灯，

38、太阳能电池板供 1 只“220 V 40W”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 0.3 m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为 7.2 104J(minm 2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作 10 h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以 8 h 计算。求：（1） 太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少?（2） 若 200 W 的白炽灯与这种 40 W 的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势?(灯每天工作 10 h，一年按365 天计算)额定

39、电压/V 额定功率/W 平均寿命 每只售价/元 每度电费/元白炽灯 220 200 1000 小时 20 0.5电子节能灯 220 40 8000 小时 20太阳能电池板 20 年 15007446 元1700 元，这说明使用这种太阳能照明灯比使用白炽灯在经济上有很大优势。18、 （11 分）(2016 全国初中应用物理知识竞赛 )抽水蓄能电站是一种特殊的发电站，也是目前电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置。抽水蓄能电站的基本结构如图 13 所示，当电网上的电能有盈余时，抽水蓄能电站就利用盈余的电能，通过蓄能机组带动水泵，把水由低处的下库抽到高处的上库并储存起来；

40、当电网上的电能不足时，使原来抽到上库的水再流回下库，并推动蓄能机组带动发电机发电。2015 年 6 月 12 日，安徽金寨抽水蓄能电站项目正式开工。总装机容量 120 万千瓦（此处可看作总发电功率为 120 万千瓦） ，计划建设 4 台单机容量 30 万千瓦的发电机组。设计年总抽水消耗电能 26.8 亿千瓦时，蓄能发电 20.1 亿千瓦时。取 g=10N/kg，求：1按照设计要求，平均每年这 4 台发电机组相当于要共同工作连续工作多少天？ 2该抽水蓄能电站的 年运行综合效率 行 的设计值是多少？3若该抽水蓄能电站在放水发电阶段的效率 发 =90%，则抽水蓄能阶段的效率 抽 是多少？4若该抽水蓄能电站上、下库的水面平均高度 h=100m，为保证该抽水蓄能电站 4 台发电机组全部满负荷连续发电 t0=l0h，试估算，该抽水蓄能电站上库的容量 V 库 至少要多少 m3?4放水发出的电能 Pt= 发 V 库 gh，该抽水蓄能电站上库的容量 V 库 = =4.8107m3?Ptgh发