19.太陽能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源.北京奧運會的標志性工程--國家體育館(“鳥巢’’工程)采用太陽能電力這一綠色能源,“鳥巢”安裝的太陽能發(fā)電系統(tǒng)直接為十二個主通道供電.
(1)奧運會期間“鳥巢”工程提供的130kW太陽能發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)正常工作200h,得到了多少電能?若這些電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,能使多少千克的20℃的水燒開?
(2)若這太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電能改由火力發(fā)電來提供,則每分鐘將增加約3.2kg的二氧化碳排放量,造成大氣污染.已知在通常情況下二氧化碳氣體的密度為1.98kg/m3,則奧運會期間由于使用該太陽能發(fā)電系統(tǒng)而減少排放的二氧化碳氣體在通常情況下的體積多大?
(3)已知太陽向空間輻射能量的總功率約為3.8×1023kW,輻射到地球的太陽能總功率約為其中的二十億份之一,其中約47%能穿越大氣層到達地面,某企業(yè)生產(chǎn)的一塊接收面積為2m2的太陽能電池板,其光電轉(zhuǎn)化率為17%,則它的發(fā)電功率約是多大?(地球視為球體,其半徑為6400km)(結(jié)果保留兩位小數(shù))

分析 (1)已知功率和工作時間,根據(jù)公式W=Pt可求得到的電能,已知電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,根據(jù)公式Q=cm△t可求水的質(zhì)量.
(2)先計算由于使用該太陽能發(fā)電系統(tǒng)而減少排放的二氧化碳氣體的質(zhì)量,再根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$可求二氧化碳的體積.
(3)先計算輻射到地球的太陽能總功率,再計算地面上每平方米面積得到的功率,已知光電轉(zhuǎn)化效率,可求該太陽能電池板發(fā)電功率.

解答 解:(1)得到電能W=Pt=130kW×200h=2.6×104kW•h=9.36×1010J,Q=W=9.36×1010J,
燒開20℃水的質(zhì)量m=$\frac{Q}{c△t}$=$\frac{9.36×1{0}^{10}J}{4.2×1{0}^{3}J/(Kg•°C)×(100-20)°C}$=2.79×105kg.
(2)200h排放的二氧化碳質(zhì)量m=200×60×3.2kg=3.84×104kg,
減少排放的二氧化碳氣體體積V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{3.84×1{0}^{4}Kg}{1.98Kg/{m}^{3}}$=1.94×104m3
(3)輻射到地球的太陽能總功率P=3.8×1023kw×$\frac{1}{2×1{0}^{9}}$=1.9×1014kw,
地面上每平方米面積得到的功率P0=$\frac{1.94×1{0}^{14}Kw×47%}{2×3.14×(6.4×1{0}^{6})^{2}}$≈0.39KW,
該太陽能電池板發(fā)電功率約P′=0.39kW×2×17%=0.13kW.
答:(1)得到了9.36×1010J的電能,這些電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,能使2.79×105千克的20℃的水燒開.
(2)奧運會期間由于使用該太陽能發(fā)電系統(tǒng)而減少排放的二氧化碳氣體在通常情況下的體積為1.94×104m3
(3)它的發(fā)電功率約是0.13kW.

點評 本題考查電能、電功率、熱量的計算以及體積的應用,關(guān)鍵是公式及其變形的應用,本題還告訴我們利用太陽能的好處,在日常生活中,我們一定要廣泛應用太陽能.

練習冊系列答案
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

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A.s=1.5 m,η=50%B.s=1.5 m,η=80%C.s=1 m,η=75%D.s=1 m,η=37.5%

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10.實驗室用的手搖發(fā)電機,當老師演示時,某同學發(fā)現(xiàn)電流表的指針來回擺,且轉(zhuǎn)動越快,燈泡越亮.下列結(jié)論錯誤的是( 。
A.發(fā)電機的工作原理是導體切割磁感線產(chǎn)生電流
B.發(fā)電機工作過程中電能轉(zhuǎn)化為機械能
C.指針來回擺動,說明發(fā)電機產(chǎn)生的是交流電
D.轉(zhuǎn)動越快燈泡越亮,說明導體切割磁感線速度越大,產(chǎn)生的感應電流越大

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7.如圖所示的電路,電源電壓保持不變,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,閉合開關(guān)S后,滑動變阻器滑片自b向a移動過程中( 。
A.電流表示數(shù)將變大,電壓表的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變小
B.電流表示數(shù)將變大,電壓表  的示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比變小
C.電壓表  的示數(shù)不變,電路消耗的總功率變大
D.電壓表 的示數(shù)變小,電路消耗的總功率變小

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科目:初中物理 來源: 題型:實驗探究題

14.如圖中甲所示是用來研究焦耳定律的實驗裝置:

(1)實驗采用的是控制變量研究方法,實驗的設(shè)計原理是根據(jù)電流的熱效應.
(2)選用圖乙中第二組電阻來進行實驗,分別在通電時間相同時,調(diào)解滑動變阻器,加大電流,發(fā)現(xiàn)電流越大,電阻絲放熱越多,說明當電阻和通電時間一定時,電流越大,放熱越多.

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4.如圖,在“探究平面鏡成像的特點”實驗時,首先為了驗證像的虛實,在蠟燭1的像的位置豎直放一張白卡片,并在圖中的B處(選填“A”、“B”、“C”或“D”)觀察白卡片上是否有像,然后再將蠟燭1靠近鏡面時,像的大小將不變.

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7.兩只電燈L1和L2分別標有“6V 3W”和“2V 1W”字樣,當它們并聯(lián)在電路中,為了使兩只燈泡都不被燒壞,所允許的最大電源電壓為2V,此時燈泡L2(填”L1”或“L2”)亮度比較大.

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4.小明做“測定小燈泡電功率”的實驗時,連接的實物電路如圖甲所示,電源電壓為3V,小燈泡的額定電壓為2.5V.

(1)用筆畫線替代導線,將實物電路連接完整.
(2)閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片,她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),其故障原因可能是A.
A、燈泡短路    B、燈泡斷路    C、滑動變阻器短路   D、滑動變阻器斷路
(3)排除故障后,小明測量了不同電壓下通過小燈泡的電流.當小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為0.75W.
(4)實驗后,小明同學想到另一種求解額定功率的方法,利用電壓小于2.5V時的電壓電流數(shù)據(jù)求出電阻,然后利用 P=$\frac{{U}_{2}}{R}$ 計算出小燈泡的電功率.小明發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與真實值相比偏大,根據(jù)所學的知識,你認為原因可能是燈絲電阻隨溫度的升高而增大.

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5.雙休日自駕車外出郊游,在行駛的過程中,善于觀察的小唐同學看到汽車上有一個顯示速度和路程的表盤,示數(shù)如圖1所示,則汽車此時行駛的速度為80km/h,該車勻速行駛了一段時間后,表盤示數(shù)變?yōu)閳D2所示,那么這段時間為0.5h.

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