论文部分内容阅读
一、内容概述
在社会高速发展的今天,人类对能源的需求越来越大,世界能源危机日益突出.如何合理利用和开发能源,提高能源的利用效率,已经成为世界各国所共同面临的问题.能源问题除了可以考查同学们的基本概念和技能外,还可以考查同学们的情感态度和价值观,受到命题老师的普遍青睐;此外,能源考题往往能够创设新情景,因此综合性强的能源问题往往作为压轴题常出现在试卷中.
二、典型试题
例1太阳是人类的“能源之母”.下列地球上的能源中,来自于太阳的是().
A.地热能B.煤、石油、天然气
C.潮汐能D.核能
解析地热能是利用地球内部的热而获得的动力,温泉、间歇泉、沸泥浆池以及喷口(火山气体和热地下水的出口)是这类能量的主要来源,它与太阳无关;潮汐能是月球围绕地球转动,月球对海水吸引作用的结果,与太阳能无关;煤、石油、天然气属于常规能源,它们是古代动植物在长期地质变迁中形成的,而动物食植物,植物生长要靠太阳的光合作用,所以说这些化石燃料产生的根源于太阳;核能是指原子核发生变化时放出的热量,与太阳也无关.
本题选B.
点拨现代社会中,对能源的需求越来越大,在常规能源出现危机的同时,人们越来越重视各种新能源的开发,比如太阳能、核能、地热能和潮汐能等,太阳能热水器、核电站等在一定程度上缓解了能源危机.
例2核电站可能会带来什么负面影响?为什么很多国家仍在大力发展核电站?
解析运行不当可能带来核污染、核废料难以处理等.因为核电高效节能,用料省,且核原料运输方便,正常情况下对环境的污染比火力发电小得多.
点拨通过回答核电站可能会带来什么负面影响这一问题,使同学们经历了全世界要消除核试验、核武器,向往和平的情感体验.
例3蒸汽机工作时将内能转化为机械能,电视机工作时将电能转化为光能、声能和内能,…….任何机器都是能量的转移或转化设备.能量的转移或转化过程中,其总量.能源危机产生的根源是由于能量的转移和转化具有方向性.能说明能量转移和转化具有方向性的实例有(选填序号).
A.热量总是自动地从高温物体传到低温物体
B.熟鸡蛋无法再恢复到被煮熟前的状态
C.人活动过程中消耗的生物质能,不可能重新自动回归身体
解析自然界中能量是守恒的,能量既不能消灭,也不能创生,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,此即能量守恒定律.A选项体现了能量转移的方向性,C选项体现了能量转化的方向性.
答案保持不变A、C.
点拨虽然自然界中能量是守恒的,但我们必须认识到能量的转化、能量的转移,都是有方向性的.我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的,因此,并不是什么能量都可以用.能源的利用是有条件的,也是有代价的.有的东西可以成为能源,有的却不能.
例4在建设社会主义新农村的今天,沼气作为一种新型能源正被推广使用.将人畜粪便等集中发酵能产生大量的沼气,其主要成分为甲烷,它燃烧后的产物是二氧化碳和水,对环境无污染.小聪运用所学的知识在父亲的帮助下,为家里设计并建成了如图1所示的沼气池,图中储气罩是一个倒扣着的、上下均匀的圆柱形容器,可随气压的变化上下升降,最终保持罩内气压基本稳定.已知储气罩及压在上面的水泥块的总质量为500kg,储气罩的内底面积为0.5m2.
(1)从能源能否再生的角度来说沼气是
能源,它在使用的过程中发生的能量转化是.
(2)小聪通过观察沼气的燃烧,猜想沼气的密度应该小于空气的密度,他想通过实验验证自己的猜想,他的家庭实验室中有如下器材:两个相同的烧瓶(带瓶塞)、天平、玻璃导管、烧杯、肥皂水、量筒、气球.请你帮他选择器材,并制定一个比较沼气和空气密度大小的方案.
器材、方案:.
(3)由题中数据可知,罩内沼气的压强最多可达多大?此时,储气罩内外液体的高度差h是多少?(当地大气压强约为105pa,池液密度约为1.0×103kg/m3)
(4)如果这个沼气池每月能提供35kg沼气,则他家每月可节约用煤多少kg?(已知沼气的热值约为5.0×107J/kg,煤的热值约为2.8×107J/kg)
解析(1)可再生,化学能转化为内能.
(2)器材方案
(3)p=F/S=(500kg×10N/kg)/0.5m2
=0.1×105Pa,
p罩内=p0+p=105pa+0.1×105Pa=1.1×105Pa,
h=p/ρg
=0.1×105Pa/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1m.
(4)m煤=m气q气/q煤
=(35kg×5.0×107J/kg)/2.8×107J/kg=62.5kg.
点拨如何合理利用和开发能源,提高能源的利用效率,已经成为世界各国所共同面临的问题.近几年各省市中考题中出现了许多以新能源为背景的新题,这样既可以让同学们了解世界能源的现状,又可以激发学习热情.
例5你听说过“乙醇汽油吗”?
有这样一则报道:一个美国农民面对自己家里堆积如山的玉米愁容满面:玉米既售价低廉而且销路不好.他梦想着怎样将这些有着黄金一样颜色的东西变成真正的黄金?他不顾大家都讥笑他异想天开,专程为他的“异想天开”去请教了一位科学家.这位科学家既同情他,也对他的“异想天开”很感兴趣.经过一段时间的研究和考察,这位科学家开发出了“乙醇汽油”,即用玉米生产乙醇,然后以一定比例与汽油混合,就可以供汽车等作为能源使用.
石油被称为“液体黄金”,但是使用传统能源所带来的环境问题以及能源危机正越来越严重地困扰着人类.所以“乙醇汽油”的开发和利用或许能给人类开发新的能源带来一种新的途径.
请你根据上述材料和所学知识分析回答下列问题:
(1)乙醇燃烧的过程是能转化为内能的过程.理论上,完全燃烧28g乙醇可以产生8.4×105J的热量,如果这些热量完全被水吸收,在1标准大气压下,可以将kg20℃的水加热到沸腾.(水的比热容:4.2×103J/kg·℃)
(2)按照能源的分类,乙醇汽油属于
能源,使用乙醇汽油作为能源,与使用传统汽油、柴油等相比具有明显的好处,请你说出一点:.
(3)请你结合上述事例,谈谈我们在学习中应该具有什么样的精神?
解析(1)燃料燃烧的过程是化学能转化为热能的过程;根据公式Q=cm△t可得8.4×105J的热量完全被水吸收,可以将25kg20℃的水加热到沸腾.
(2)乙醇汽油属于二次能源,乙醇汽油燃烧的产物是二氧化碳和水,对大气没有污染,同时,它还是可再生能源.
(3)勇于探索的精神.
点拨随着人们物质生活水平逐步提高,人们对燃料的选择,越发与环保联系在一起,一要效率高,二要清洁无污染,关注新能源的开发和利用,增强环保意识,是现代人必须具备的.此类题目也是今后命题的热点,应该多加关注.
例6下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料:
太阳能是最基本的能源,它无污染,还可以再生,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长.当太阳光照射地面时,地面上在1m2内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经出现在我们的生活中……
恰好,小明同学家最近想买一台太阳能热水器,在参考了以上资料后,他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:
(1)小明家每天大约需要100kg热水,用这种太阳能热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间?
(2)对比效率为80%的电热水器,小明家每天可节约多少电能?
解析设Q是水吸收的热量;T表示光照的时间;k表示1.0×103J/s·m2.
(1)Q=cm(t-t0)
=4.2×103×100×20=8.4×106J,
Q=kSTη(Q是太阳能热水器传给水的热量),
T=Q/kSη
=(8.4×106)/(1.0×103×1.5×40%)=1.4×104s.
(2)Q=Wη1,W=Q/η1=(8.4×106)/0.8=1.1×107J(或1.05×107J).
点拨本题以太阳能热水器为背景资料,通过分析和计算,使同学们在运用相关物理知识的同时,明白节约能源和合理开发利用能源的重要性.
例7“节能减排,开关未来”的活动于2008年3月22日——世界水日的当天在沈阳正式启动.它倡导合理开关家用电器来节约能源.由此,小明想到父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生的争执:母亲认为应该关机,理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热,白白消耗电能.父亲则认为不该关机,因为第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能.为了解决父母的争执,小明设计了如下实验:(实验过程中只启用饮水机的加热功能)
第一天晚上十点钟,他关掉家中的其他用电器,仅留下饮水机单独工作,记下电能表的示数为,第二天早晨,热水包里的水温达到预定温度89℃,他又读出电能表的示数为,此时是六点钟.由此他计算出饮水机整夜消耗的电能W开.
第二天晚上十点钟,他将饮水机关闭,次日早晨六点钟启动饮水机将热水包中30℃的水加热到预定温度89℃,用时12min.他查看了饮水机上的铭牌,计算出了此过程中饮水机消耗的电能W关.
请你依据小明的实测数据和下表中饮水机铭牌上的信息求解:
(1)饮水机夜间开机、关机两种情况下消耗的电能W开和W关各是多少?哪种情况更省电?省了多少度电?
(2)热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量是多少?此过程中饮水机的加热效率是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
解析(1)在夜间开机的状态下,根据电能表两次示数计算出消耗的电能
W开=376.4kW·h-376.1kW·h
=0.3kW·h=1.08×106J.
在夜间关机的状态下,早晨启动饮水机加热水到同样温度,此时饮水机处于加热状态,消耗的电能
W关=Pt=500W×12×60s=3.6×105J.
由于W开>W关,所以关机状态省电,节省的电能
W省=W开-W关
=1.08×106J-3.6×105J=0.2kW·h.
(2)根据铭牌信息和水的密度,利用ρ=m/V的变形公式m=ρV计算热水包内水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg.
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(89℃-30℃)=297360J=2.97×105J.
饮水机加热状态下消耗的电能为总能量,被水吸收的热量是用来做有用功的那部分能量,根据效率的公式,饮水机的加热效率为η=Q/W关=2.97×105J/3.6×105J=82.5%.
点拨饮水机是生活中常用的电器,以饮水机为情景的电热综合题是近年中考命题的热点,此类试题,一般由电器的铭牌提供解题信息,一般多涉及饮水机对水加热的具体过程,利用电能表铭牌信息或焦耳定律来计算消耗的电能,通过电器的电流或电器的电阻等物理量,水吸收的热量则利用热传递过程的吸热公式来计算.
三、对应练习
1.核电站主要是将能转变为
能.核电站使用过的核燃料称为核废料,由于核废料还具有,一般应深埋在人烟稀少的地方.
2.2004年世界环境日的主题是“海洋存亡,匹夫有责”.海洋蕴藏的资源极其丰富,是保证人类可持续发展的重要财富.巨大的海浪能为人类发电.最近科技人员将一些圆柱体浮标放入海中,这些浮标会随波浪起伏,从而使置于海底的发电机发电.若功率为104kW的发电机一天不间断发电,产生的电能可供应一户消耗电功率为0.5kW的家庭使用多少小时?
3.某地区的平均风速是6m/s,已知空气的密度是1.2kg/m3.此地有一风车,它的车叶转动时可以形成面积约为1200m2的圆面,求:
(1)平均1s时间内有多少质量的气流冲击风车车叶形成的圆面?
(2)已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能为18J,假如这个风车能将流过此圆面内气流动能E动的10%转变为电能,则该风车平均每秒钟发出的电能E电是多少?
4.先阅读下面材料,然后回答问题:
据报道,位于甘肃省兰州市的九洲地热钻探工地经过了近几年的开探钻挖,近日再次传出喜讯:在钻探深度1403m的井下,施工队已探到水温达50℃的地下热水.下一步,施工队计划向井内下放井壁管和喷水管,力争在最短的时间内将井下热水抽到地面上来.
开挖出的地下热水将被开发利用,计划投入大量资金建设温泉度假村、生态花园等诸多旅游项目,地下热水还可直接送至附近居民家中,提供洗浴、供暖等生活用水.
地热资源是目前全球倡导的绿色安全资源,它不受昼夜和季节变化的限制,不仅能供热,还可以用于旅游、温泉保健、养殖热带鱼等.
(1)李强同学家每天用的热水若全部按50℃的热水计算,则需要50kg.将50kg的水从10℃加热到50℃需要吸收多少热量?已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).
(2)若李强家用额定功率为1500W的电热水器烧水,在正常工作状态下烧热(1)问中的这些水需要多长时间?
(3)若用效率为50%的煤气炉烧水,烧热(1)问中的这些水需要多少立方米煤气?(煤气的热值是3.9×107J/m3)
5.阅读短文,回答问题:
为了满足人们对能源不断增长的需要,科学家们设想在空间建立太阳能电站来利用太阳能.这种空间太阳能电站建在地球同步轨道上,其工作过程如图2所示.在太阳能收集板上铺设太阳能电池,通过它把太阳能转化成电能,再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站.
已知太阳能收集板长10km、宽5km,太阳光在它的表面处每平方米的功率为1.4×103W,太阳能电池的光电转化效率为10%,微波的频率为2.5×109Hz,空间太阳能电站向地面的输电效率可达80%.
(1)太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的
(选填“核聚变”或“核裂变”).
(2)太阳能电站相对于地面接收站是(选填“运动”或“静止”)的,空间太阳能电站工作时,地面接收站的接收功率是W.
参考答案
1.核电放射性
2.W=Pt=104×24kW·h=2.4×105kW·h
t′=W/P′=2.4×105kW·h/0.5kW=4.8×105h
3.(1)V=Svt=1200m2×6m/s×1s=7200m3
m=ρV=1.2kg/m3×7200m3=8640kg
(2)E动=8640×18J=155520J
E电=ηE动=10%×155520J=15552J
4.(1)Q=c水mΔt=4.2×103×50×(50-10)J=8.4×106J
(2)t=W/P=8.4×106J/1500W
=5.6×103s
(3)Q=qV×50%V=Q/50%q=8.4×106m3/0.5×3.9×107=0.43m3
5.(1)核聚变;(2)静止,5.6×109W
在社会高速发展的今天,人类对能源的需求越来越大,世界能源危机日益突出.如何合理利用和开发能源,提高能源的利用效率,已经成为世界各国所共同面临的问题.能源问题除了可以考查同学们的基本概念和技能外,还可以考查同学们的情感态度和价值观,受到命题老师的普遍青睐;此外,能源考题往往能够创设新情景,因此综合性强的能源问题往往作为压轴题常出现在试卷中.
二、典型试题
例1太阳是人类的“能源之母”.下列地球上的能源中,来自于太阳的是().
A.地热能B.煤、石油、天然气
C.潮汐能D.核能
解析地热能是利用地球内部的热而获得的动力,温泉、间歇泉、沸泥浆池以及喷口(火山气体和热地下水的出口)是这类能量的主要来源,它与太阳无关;潮汐能是月球围绕地球转动,月球对海水吸引作用的结果,与太阳能无关;煤、石油、天然气属于常规能源,它们是古代动植物在长期地质变迁中形成的,而动物食植物,植物生长要靠太阳的光合作用,所以说这些化石燃料产生的根源于太阳;核能是指原子核发生变化时放出的热量,与太阳也无关.
本题选B.
点拨现代社会中,对能源的需求越来越大,在常规能源出现危机的同时,人们越来越重视各种新能源的开发,比如太阳能、核能、地热能和潮汐能等,太阳能热水器、核电站等在一定程度上缓解了能源危机.
例2核电站可能会带来什么负面影响?为什么很多国家仍在大力发展核电站?
解析运行不当可能带来核污染、核废料难以处理等.因为核电高效节能,用料省,且核原料运输方便,正常情况下对环境的污染比火力发电小得多.
点拨通过回答核电站可能会带来什么负面影响这一问题,使同学们经历了全世界要消除核试验、核武器,向往和平的情感体验.
例3蒸汽机工作时将内能转化为机械能,电视机工作时将电能转化为光能、声能和内能,…….任何机器都是能量的转移或转化设备.能量的转移或转化过程中,其总量.能源危机产生的根源是由于能量的转移和转化具有方向性.能说明能量转移和转化具有方向性的实例有(选填序号).
A.热量总是自动地从高温物体传到低温物体
B.熟鸡蛋无法再恢复到被煮熟前的状态
C.人活动过程中消耗的生物质能,不可能重新自动回归身体
解析自然界中能量是守恒的,能量既不能消灭,也不能创生,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,此即能量守恒定律.A选项体现了能量转移的方向性,C选项体现了能量转化的方向性.
答案保持不变A、C.
点拨虽然自然界中能量是守恒的,但我们必须认识到能量的转化、能量的转移,都是有方向性的.我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的,因此,并不是什么能量都可以用.能源的利用是有条件的,也是有代价的.有的东西可以成为能源,有的却不能.
例4在建设社会主义新农村的今天,沼气作为一种新型能源正被推广使用.将人畜粪便等集中发酵能产生大量的沼气,其主要成分为甲烷,它燃烧后的产物是二氧化碳和水,对环境无污染.小聪运用所学的知识在父亲的帮助下,为家里设计并建成了如图1所示的沼气池,图中储气罩是一个倒扣着的、上下均匀的圆柱形容器,可随气压的变化上下升降,最终保持罩内气压基本稳定.已知储气罩及压在上面的水泥块的总质量为500kg,储气罩的内底面积为0.5m2.
(1)从能源能否再生的角度来说沼气是
能源,它在使用的过程中发生的能量转化是.
(2)小聪通过观察沼气的燃烧,猜想沼气的密度应该小于空气的密度,他想通过实验验证自己的猜想,他的家庭实验室中有如下器材:两个相同的烧瓶(带瓶塞)、天平、玻璃导管、烧杯、肥皂水、量筒、气球.请你帮他选择器材,并制定一个比较沼气和空气密度大小的方案.
器材、方案:.
(3)由题中数据可知,罩内沼气的压强最多可达多大?此时,储气罩内外液体的高度差h是多少?(当地大气压强约为105pa,池液密度约为1.0×103kg/m3)
(4)如果这个沼气池每月能提供35kg沼气,则他家每月可节约用煤多少kg?(已知沼气的热值约为5.0×107J/kg,煤的热值约为2.8×107J/kg)
解析(1)可再生,化学能转化为内能.
(2)器材方案
(3)p=F/S=(500kg×10N/kg)/0.5m2
=0.1×105Pa,
p罩内=p0+p=105pa+0.1×105Pa=1.1×105Pa,
h=p/ρg
=0.1×105Pa/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1m.
(4)m煤=m气q气/q煤
=(35kg×5.0×107J/kg)/2.8×107J/kg=62.5kg.
点拨如何合理利用和开发能源,提高能源的利用效率,已经成为世界各国所共同面临的问题.近几年各省市中考题中出现了许多以新能源为背景的新题,这样既可以让同学们了解世界能源的现状,又可以激发学习热情.
例5你听说过“乙醇汽油吗”?
有这样一则报道:一个美国农民面对自己家里堆积如山的玉米愁容满面:玉米既售价低廉而且销路不好.他梦想着怎样将这些有着黄金一样颜色的东西变成真正的黄金?他不顾大家都讥笑他异想天开,专程为他的“异想天开”去请教了一位科学家.这位科学家既同情他,也对他的“异想天开”很感兴趣.经过一段时间的研究和考察,这位科学家开发出了“乙醇汽油”,即用玉米生产乙醇,然后以一定比例与汽油混合,就可以供汽车等作为能源使用.
石油被称为“液体黄金”,但是使用传统能源所带来的环境问题以及能源危机正越来越严重地困扰着人类.所以“乙醇汽油”的开发和利用或许能给人类开发新的能源带来一种新的途径.
请你根据上述材料和所学知识分析回答下列问题:
(1)乙醇燃烧的过程是能转化为内能的过程.理论上,完全燃烧28g乙醇可以产生8.4×105J的热量,如果这些热量完全被水吸收,在1标准大气压下,可以将kg20℃的水加热到沸腾.(水的比热容:4.2×103J/kg·℃)
(2)按照能源的分类,乙醇汽油属于
能源,使用乙醇汽油作为能源,与使用传统汽油、柴油等相比具有明显的好处,请你说出一点:.
(3)请你结合上述事例,谈谈我们在学习中应该具有什么样的精神?
解析(1)燃料燃烧的过程是化学能转化为热能的过程;根据公式Q=cm△t可得8.4×105J的热量完全被水吸收,可以将25kg20℃的水加热到沸腾.
(2)乙醇汽油属于二次能源,乙醇汽油燃烧的产物是二氧化碳和水,对大气没有污染,同时,它还是可再生能源.
(3)勇于探索的精神.
点拨随着人们物质生活水平逐步提高,人们对燃料的选择,越发与环保联系在一起,一要效率高,二要清洁无污染,关注新能源的开发和利用,增强环保意识,是现代人必须具备的.此类题目也是今后命题的热点,应该多加关注.
例6下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料:
太阳能是最基本的能源,它无污染,还可以再生,这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长.当太阳光照射地面时,地面上在1m2内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置,目前已经出现在我们的生活中……
恰好,小明同学家最近想买一台太阳能热水器,在参考了以上资料后,他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告:
(1)小明家每天大约需要100kg热水,用这种太阳能热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间?
(2)对比效率为80%的电热水器,小明家每天可节约多少电能?
解析设Q是水吸收的热量;T表示光照的时间;k表示1.0×103J/s·m2.
(1)Q=cm(t-t0)
=4.2×103×100×20=8.4×106J,
Q=kSTη(Q是太阳能热水器传给水的热量),
T=Q/kSη
=(8.4×106)/(1.0×103×1.5×40%)=1.4×104s.
(2)Q=Wη1,W=Q/η1=(8.4×106)/0.8=1.1×107J(或1.05×107J).
点拨本题以太阳能热水器为背景资料,通过分析和计算,使同学们在运用相关物理知识的同时,明白节约能源和合理开发利用能源的重要性.
例7“节能减排,开关未来”的活动于2008年3月22日——世界水日的当天在沈阳正式启动.它倡导合理开关家用电器来节约能源.由此,小明想到父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生的争执:母亲认为应该关机,理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热,白白消耗电能.父亲则认为不该关机,因为第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能.为了解决父母的争执,小明设计了如下实验:(实验过程中只启用饮水机的加热功能)
第一天晚上十点钟,他关掉家中的其他用电器,仅留下饮水机单独工作,记下电能表的示数为,第二天早晨,热水包里的水温达到预定温度89℃,他又读出电能表的示数为,此时是六点钟.由此他计算出饮水机整夜消耗的电能W开.
第二天晚上十点钟,他将饮水机关闭,次日早晨六点钟启动饮水机将热水包中30℃的水加热到预定温度89℃,用时12min.他查看了饮水机上的铭牌,计算出了此过程中饮水机消耗的电能W关.
请你依据小明的实测数据和下表中饮水机铭牌上的信息求解:
(1)饮水机夜间开机、关机两种情况下消耗的电能W开和W关各是多少?哪种情况更省电?省了多少度电?
(2)热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量是多少?此过程中饮水机的加热效率是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
解析(1)在夜间开机的状态下,根据电能表两次示数计算出消耗的电能
W开=376.4kW·h-376.1kW·h
=0.3kW·h=1.08×106J.
在夜间关机的状态下,早晨启动饮水机加热水到同样温度,此时饮水机处于加热状态,消耗的电能
W关=Pt=500W×12×60s=3.6×105J.
由于W开>W关,所以关机状态省电,节省的电能
W省=W开-W关
=1.08×106J-3.6×105J=0.2kW·h.
(2)根据铭牌信息和水的密度,利用ρ=m/V的变形公式m=ρV计算热水包内水的质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg.
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(89℃-30℃)=297360J=2.97×105J.
饮水机加热状态下消耗的电能为总能量,被水吸收的热量是用来做有用功的那部分能量,根据效率的公式,饮水机的加热效率为η=Q/W关=2.97×105J/3.6×105J=82.5%.
点拨饮水机是生活中常用的电器,以饮水机为情景的电热综合题是近年中考命题的热点,此类试题,一般由电器的铭牌提供解题信息,一般多涉及饮水机对水加热的具体过程,利用电能表铭牌信息或焦耳定律来计算消耗的电能,通过电器的电流或电器的电阻等物理量,水吸收的热量则利用热传递过程的吸热公式来计算.
三、对应练习
1.核电站主要是将能转变为
能.核电站使用过的核燃料称为核废料,由于核废料还具有,一般应深埋在人烟稀少的地方.
2.2004年世界环境日的主题是“海洋存亡,匹夫有责”.海洋蕴藏的资源极其丰富,是保证人类可持续发展的重要财富.巨大的海浪能为人类发电.最近科技人员将一些圆柱体浮标放入海中,这些浮标会随波浪起伏,从而使置于海底的发电机发电.若功率为104kW的发电机一天不间断发电,产生的电能可供应一户消耗电功率为0.5kW的家庭使用多少小时?
3.某地区的平均风速是6m/s,已知空气的密度是1.2kg/m3.此地有一风车,它的车叶转动时可以形成面积约为1200m2的圆面,求:
(1)平均1s时间内有多少质量的气流冲击风车车叶形成的圆面?
(2)已知1kg空气以这样的速度运动时具有的动能为18J,假如这个风车能将流过此圆面内气流动能E动的10%转变为电能,则该风车平均每秒钟发出的电能E电是多少?
4.先阅读下面材料,然后回答问题:
据报道,位于甘肃省兰州市的九洲地热钻探工地经过了近几年的开探钻挖,近日再次传出喜讯:在钻探深度1403m的井下,施工队已探到水温达50℃的地下热水.下一步,施工队计划向井内下放井壁管和喷水管,力争在最短的时间内将井下热水抽到地面上来.
开挖出的地下热水将被开发利用,计划投入大量资金建设温泉度假村、生态花园等诸多旅游项目,地下热水还可直接送至附近居民家中,提供洗浴、供暖等生活用水.
地热资源是目前全球倡导的绿色安全资源,它不受昼夜和季节变化的限制,不仅能供热,还可以用于旅游、温泉保健、养殖热带鱼等.
(1)李强同学家每天用的热水若全部按50℃的热水计算,则需要50kg.将50kg的水从10℃加热到50℃需要吸收多少热量?已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).
(2)若李强家用额定功率为1500W的电热水器烧水,在正常工作状态下烧热(1)问中的这些水需要多长时间?
(3)若用效率为50%的煤气炉烧水,烧热(1)问中的这些水需要多少立方米煤气?(煤气的热值是3.9×107J/m3)
5.阅读短文,回答问题:
为了满足人们对能源不断增长的需要,科学家们设想在空间建立太阳能电站来利用太阳能.这种空间太阳能电站建在地球同步轨道上,其工作过程如图2所示.在太阳能收集板上铺设太阳能电池,通过它把太阳能转化成电能,再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站.
已知太阳能收集板长10km、宽5km,太阳光在它的表面处每平方米的功率为1.4×103W,太阳能电池的光电转化效率为10%,微波的频率为2.5×109Hz,空间太阳能电站向地面的输电效率可达80%.
(1)太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的
(选填“核聚变”或“核裂变”).
(2)太阳能电站相对于地面接收站是(选填“运动”或“静止”)的,空间太阳能电站工作时,地面接收站的接收功率是W.
参考答案
1.核电放射性
2.W=Pt=104×24kW·h=2.4×105kW·h
t′=W/P′=2.4×105kW·h/0.5kW=4.8×105h
3.(1)V=Svt=1200m2×6m/s×1s=7200m3
m=ρV=1.2kg/m3×7200m3=8640kg
(2)E动=8640×18J=155520J
E电=ηE动=10%×155520J=15552J
4.(1)Q=c水mΔt=4.2×103×50×(50-10)J=8.4×106J
(2)t=W/P=8.4×106J/1500W
=5.6×103s
(3)Q=qV×50%V=Q/50%q=8.4×106m3/0.5×3.9×107=0.43m3
5.(1)核聚变;(2)静止,5.6×109W