水能和煤是我國的兩種重要能源。這兩種能源中，屬于不可再生的能源是________；在使用中不會對大氣直接構(gòu)成污染的能源是________。

水能和煤是我國的兩種重要能源。這兩種能源中，屬于不可再生的能源是     ；在使用中不會對大氣直接構(gòu)成污染的能源是        。

(08溫州)近幾年，常規(guī)能源日益緊缺，溫室效應(yīng)日益加劇，節(jié)能減排迫在眉睫。

  (1)節(jié)能減排從我做起

    小明所在的學(xué)校有30個班級，每個教室里有4只“220V lOOW”的電風(fēng)扇。小明發(fā)現(xiàn)在課間操時間內(nèi)(30分鐘)，部分教室里的電風(fēng)扇仍然在工作。小明想，如果在課間操時間內(nèi)，每個教室里的電風(fēng)扇都關(guān)掉與都在工作相比較，一個月(按20天計算)整個學(xué)校能節(jié)約電能多少千瓦時？

    (2)提高效率是節(jié)能減排的有效方法  

    在辦公室里有時會看到這樣一種現(xiàn)象：有人需要喝開水的時候，就用電熱水壺?zé)�開半壺水供自己飲用。小明想：同一壺水，一次性燒開和分兩次燒開，耗能一樣嗎?于是小明就用自己家里電熱水壺進行實驗(水的初始溫度相同)，獲得數(shù)據(jù)如下表。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，燒開一壺水，耗能較少的是          ▲        (選填“一次性燒開”或“分兩次燒開”)。

  (3)探索開發(fā)新能源是節(jié)能減排的重要途徑

    傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)發(fā)電l千瓦時約需要完全燃燒400克煤。我國國家體育場(“鳥巢”)是世界上最大的環(huán)保型體育場，它的太陽能發(fā)電系統(tǒng)替代了部分火力供電。該系統(tǒng)正常工作1小時，可發(fā)電130千瓦時，大約可以減少排放多少千克的二氧化碳?(設(shè)煤的含碳量為90％，煤燃燒的化學(xué)方程式可以表示為：C+O2====C02) 

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變廢為寶的生物質(zhì)能

      生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì)，它包括所有動物、植物和微生物，以及由這些有

  生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機質(zhì)。各種生物質(zhì)都具有一定的能量。以生物質(zhì)為載

  體、由生物質(zhì)產(chǎn)生的能量，便是生物質(zhì)能。

生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式。它直接或間接來源于

    植物的光合作用。地球上的植物進行光合作用所消費的能量，  占太陽照射到地球總輻射量的0.2％。這個比例雖不大，但絕對值很驚人：光合作用消費的能量是目前人類能源消費總量的40倍。可見，生物質(zhì)能是一個巨大的能源。

    人類以柴薪為能源，歷史長達百萬年。作為可直接利用的燃料，柴薪利用貫穿著整個人類的文明發(fā)展史。除柴薪的直接燃燒外，生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)還有沼氣生產(chǎn)、酒精制取、木制石油、生物質(zhì)能發(fā)電等。

    一、生物質(zhì)能的來源

柴薪  至今仍是許多發(fā)展中國家的重要能源。但由于柴薪的需求導(dǎo)致林地日減，應(yīng)適當規(guī)劃與廣泛植林。

    牲畜糞便  牲畜的糞便，經(jīng)干燥可直接燃燒供應(yīng)熱能。若將糞便經(jīng)過厭氧處理，可產(chǎn)生甲烷和肥料。

    制糖作物  制糖作物可直接發(fā)酵，轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌?/p>

    城市垃圾  主要成分包括：紙屑（占40％）、紡織廢料（占20％）和廢棄食物（占20％）等。將城市垃圾直接燃燒可產(chǎn)生熱能，或是經(jīng)過熱分解處理制成燃料使用。

    城市污水  一般城市污水約含有0.02％一0.03％的固體與99％以上的水分，下水道污泥有望成為厭氧消化槽的主要原料。

    水生植物  同柴薪一樣，水生植物也可轉(zhuǎn)化成燃料。

    二、生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化利用

    生物質(zhì)能的開發(fā)和利用具有巨大的潛力，主要包括兩方面：一是建立以沼氣為中心的農(nóng)村新能量、物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，使秸稈中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來，解決燃料問題；二是建立能量農(nóng)場、能量林場及海洋能量農(nóng)場。

    沼氣利用技術(shù)  人類發(fā)現(xiàn)、利用沼氣，已有悠久的歷史。1776年，意大利科學(xué)家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質(zhì)發(fā)酵，從水底冒出一連串的氣泡，分析其主要成分為甲烷和二氧化碳等氣體。由于這種氣體產(chǎn)生于沼澤地，故俗稱“沼氣”。1781年，法國科學(xué)家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。200多年過去了，如今全世界約有農(nóng)村家用沼氣池530萬個，中國就占了92％。農(nóng)村沼氣池的主要填料是豬糞、秸稈、污泥和水等。隨著農(nóng)村沼氣使用的日益推廣和大型厭氧工程技術(shù)的進步，90年代以來，世界范圍內(nèi)的一些大型沼氣工程有了迅速發(fā)展。

    生物質(zhì)汽化將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料，稱為生物質(zhì)汽化。其基本原理是含碳物質(zhì)在不充分氧化（燃燒）的情況下，會產(chǎn)生出可燃的一氧化碳氣體，即煤氣。制造煤氣的設(shè)備稱為汽化爐，人們故意不給足氧氣，讓含碳物質(zhì)在沒有足夠的空氣的情況下燃燒，“燜”出一氧化碳來。

    生物質(zhì)液化  將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，稱為生物質(zhì)液化。它包括間接液化和直接液化兩種。間接液化是指通過微生物作用或化學(xué)合成方法生成液體燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化則是采用機械方法，用壓榨或提取等工藝獲得可燃燒的油品，如棉籽油等植物油，經(jīng)提煉成為可替代柴油的燃料。

    生物質(zhì)熱分解  這是一項很有潛力的技術(shù)，用于制取人造石油。一些生物質(zhì)通過熱分解，可制取生物油、生物炭和可燃燒氣體，使生物質(zhì)得到充分利用。

    能源農(nóng)場  即建立以獲取能源為目的的生物質(zhì)生產(chǎn)基地，以能源農(nóng)場的形式大規(guī)模培育生物質(zhì)，并加工成可利用的能源；要對土地進行合理規(guī)劃，盡可能利用山地、非耕荒地和水域，選擇適合當?shù)厣�長條件的生物質(zhì)品種進行培育、繁殖，以獲得足夠數(shù)量的高產(chǎn)植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源農(nóng)場或江河能源農(nóng)場。同時，將基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源農(nóng)場中，以提高能源轉(zhuǎn)化率。

專家預(yù)測，到2050年，以生物質(zhì)能為重要組成部分的可再生能源，將以相同或低于礦物燃料的價格，提供全球3／5的電力和2／5的直接燃料。

                                                           摘自《新科技啟蒙》

（1）生物質(zhì)能是屬于一次能源還是二次能源?是屬于可再生能源還是不可再生能源？

（2）生物質(zhì)能在使用時可以轉(zhuǎn)化為哪些形式的能？請舉例說明。

（3）能源危機是一個全球性的問題，對于我們個人，平時使用過哪些能源?我們在使用時要注意些什么問題?談?wù)勀愕目捶ā?/p>

第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

    一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S₁時，兩端所需的壓強差為△p₁；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)椤鱬₂。請你通過計算比較△P₁、△P₂的大小，說明血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個(    )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進行如下實驗觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計算結(jié)果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關(guān)。K₂為最低水位限位開關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F₁通電時，K₄接通，斷電時，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時，K₅接通。S₁、S₂為開關(guān)。

    1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。

    2．要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。

    六、(20分)在當今世界，研制各種機器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內(nèi)燃機的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時又帶動同軸的進氣系統(tǒng)中的“進氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達到提高柴油發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當轉(zhuǎn)速為2300r／min時，發(fā)動機功率為220kW，最低油耗可達240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請回答下列問題：

    1．該柴油發(fā)動機的效率最高可達多少?

    2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強是多少?

    3．如果將我國這種機型的汽車柴油發(fā)動機都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認識?