初中物理自主招生精品讲义练习68

这是一份初中物理自主招生精品讲义练习68，文件包含2023年初中物理自主招生讲义68习题解析docx、2023年初中物理自主招生讲义68师生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共45页， 欢迎下载使用。
一．原子的核式模型（共1小题）
1．关于原子核和核能，下列叙述正确的是（ ）
A．原子核由中子和电子组成
B．中子带正电、电子带负电
C．核力做功有可能释放出核能
D．用质子轰击铀核发生裂变
答案与解析：A、原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成，故A错误；
B、中子不带电，电子带负电，故B错误；
C、当核力对核子做正功时，原子核要释放出核能，故C正确；
D、核反应堆中，是用中子轰击铀核发生裂变，不是质子轰击铀核发生裂变，故D错误。
故选：C。
二．流体压强与流速的关系（共1小题）
2．2013年6月5日是第42个世界环境日，为了保护环境，低碳出行，一位学生表示学校离家不远，今后“谢绝”家长开轿车接送。下列关于轿车的说法正确的是（ ）
A．轿车使用的汽油是可再生能源
B．轿车行驶时，只要不鸣喇叭，就不会产生噪声
C．轿车上的收音机接收的信号是依靠电磁波传过来的
D．轿车上凸下平近似流线型的设计，使它行驶时，顶部受到气流的压强比底部大
答案与解析：A、汽油不能源源不断地从自然界获得，是不可再生能源，故A错误；
B、轿车在行驶过程中即使不鸣喇叭也会产生噪声，故B错误；
C、轿车上的收音机接收的信号是依靠电磁波传过来的，故C正确；
D、轿车上凸下平近似流线型的设计，使它行驶时，顶部受到气流的压强比底部小，故D错误；
故选：C。
三．能源及其分类（共7小题）
3．生活处处有物理，留心观察皆学问，对以下现象解释错误的是（ ）
A．高压锅是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的
B．小汽车驾驶室前边的挡风玻璃不采用竖直安装的主要原因是为了排除像的干扰
C．风能、水能、太阳能可以在自然界里源源不断地得到，它们是可再生能源
D．远视眼看不清近处的景物，是因为景物的像落在视网膜的前方
答案与解析：
A、因为水的沸点随气压增大而升高，高压锅是就是利用水的沸点随气压增大而升高的特点制成的，故A正确，不符合题意；
B、汽车驾驶室前边的挡风玻璃如果竖直安装，则在运动过程中会有很大的阻力，而且车内物体在挡风玻璃里成的虚像在车的前方影响驾驶员的视线；如果不采用竖直安装，不仅可以减小阻力，而且驾驶室内物体的像在车的前上方，有利于驾驶员驾驶，故B正确，不符合题意；
C、风能、水能、太阳能可以在自然界源源不断地得到，都是可再生能源，故C正确，不符合题意；
D、远视眼是由于晶状体的折光能力太弱，近处物体反射的光经晶状体折射后会聚而成的像落在视网膜的后方，故D错误，符合题意。
故选：D。
4．电动自行车使用可重复充电的蓄电池提供动力。试分析电动自行车所消耗的能源属于①一次能源；②二次能源；③可再生能源；④不可再生能源；⑤常规能源；⑥新能源。（ ）
A．②③⑤B．①③⑥C．②④⑥D．①④⑤
答案与解析：电能是由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源；电能用完了，可以再发电，所以属于可再生能源；新能源包括太阳能、风能、核能、地热能等，所以电能不是新能源，是常规能源。故B、C、D错误。
故选：A。
5．下列各组能源中，均为不可再生能源的是（ ）
A．煤、石油、天然气B．太阳能、地热能、风能
C．电能、汽油、风能D．核能、水能、生物能
答案与解析：A、正确，煤、石油、天然气都是化石能源，属于不可再生能源；
B、错误，太阳能、地热能、风能都属于可再生能源；
C、错误，电能、风能属于可再生能源；
D、错误，核能是不可再生能源，水能和生物质能属于可再生能源；
故选：A。
（多选）6．下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A．石油B．风能C．煤炭D．太阳能
答案与解析：A、石油属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误；
B、风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故B正确；
C、煤炭属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故C错误；
D、太阳能够源源不断的从自然界得到的，叫可再生能源，故D正确。
故选：BD。
7．2014年5月21日，中国与俄罗斯签署了总额高达4000亿美元的天然气贸易合同，俄罗斯向中方提供30年的天然气供应。天然气是 不可 （选填“可”或“不可”）再生能源。目前城市公共汽车用天然气取代汽油做燃料是因为使用天然气相对减少了二氧化碳气体的排放，可以有效缓解 温室 效应。通常采用 压缩体积 方法使天然气在常温下液化。
答案与解析：天然气不能从自然界源源不断得到，不能重复利用因此是不可再生能源；
使用天然气作燃料可以有效减少空气污染，提高空气质量，可以有效减缓温室气体的排放，从而有效缓解温室效应；
为节省空间，方便运输，通常采用压缩体积的方法使天然气液化储存的。
故答案为：不可；温室；压缩体积。
8．我们今天使用的煤、石油、天然气，它们属于 不可再生 能源。（填“可再生”或“不可再生”）
答案与解析：
煤、石油、天然气等能源随着使用不断减少，短时间内从自然界得不到补充，因此属于不可再生能源。
故答案为：不可再生。
9．2011年3月11日13时46分，日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强震并引发海啸，地震、海啸、台风、火山喷发等都会产生 次声波 （填“超声波”或“次声波”）．地震造成福岛第一核电站反应堆冷却系统破坏，日本当局不断采取向反应堆空中、地面注水的方法进行冷却，以免造成更大的核事故，这种冷却方法主要是利用了水的 比热容 大的特性，核能是 不可再生 能源（填“可再生”或“不可再生”）。
答案与解析：（1）大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸等，都会产生我们听不到的次声波；
（2）因水的比热容较大，变化较小的温度，就能吸收较多的热量，所以用水去冷却核电站反应效果会更好；
（3）核能是不可再生能源，短期不能得到；
故答案为：次声波；比热容；不可再生。
四．核能、核裂变和核聚变（共6小题）
10．日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注。下列关于核能的说法正确的是（ ）
A．只有裂变才能释放出核能
B．裂变和聚变都能释放出核能
C．核能和电能都是二次能源
D．核能和风能都是可再生能源
答案与解析：由于核裂变和聚变都能释放核能，故A错误，B正确；
C、核能是一次能源，故该选项错误；
D、对于风能来说是可再生能源，但核能不是可再生能源，故该选项也是错误的。
故选：B。
11．《不扩散核武器条约》缔约国第八次审议大会在纽约联合国总部召开，消除核武器与和平利用核能成为参会国讨论的焦点。关于原子弹与核电站的叙述正确的是（ ）
A．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
B．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
D．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
答案与解析：原子弹及核电站都是利用了原子核的裂变释放能量，只不过原子弹对于裂变的速度不加控制，而核电站是控制裂变的速度让能量得以缓慢释放。
故选：C。
12．关于核能下列说法正确的是（ ）
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
答案与解析：
A、目前人们获得核能的途径主要是为数极少的放射性物质的裂变和氢的同位素及氦原子的聚变，不是所有的物质都能发生核反应的，故A不正确。
B、到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变。故B正确。
C、原子弹是利用核裂变原理，氢弹是核聚变。故C不正确。
D、人只是控制了核反应速度，不是只有人为的条件下才能发生核裂变。故D不正确。
故选：B。
13．将火柴搭成图所示的结构，点燃第一根火柴后，发生的现象与 链式反应 相似。
答案与解析：用中子轰击比较大的原子核，原子核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其它原子核﹣﹣﹣于是就导致一系列原子核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应；
点燃第一根火柴，当第一根火柴燃烧完后，就会引燃后面两根火柴，后面两根火柴燃烧完后，又会引燃后面的四根火柴，这和链式反应比较相似。
故答案为：链式反应。
14．人工释放原子能的方法是：一是重核发生 裂变 ；二是轻核发生 聚变 。
答案与解析：较重的原子核裂变成较轻的原子核的一种核反应，是核裂变，较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应，是核聚变。
故答案为：裂变、聚变。
15．北京时间3月11日13时46分，日本东北地区宫城县北部发生里氏9.0级强震并爆发海啸，导致日本福岛核电站发生5级核泄漏事故。原子弹和核电站都是利用链式反应释放核能，两者的本质区别是：原子弹爆炸时发生的链式反应是 不加控制的 ，核反应堆中发生的链式反应是 可以控制的 。
答案与解析：原子弹是核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大的能量的武器；
而核电站的核反应堆中，用人工控制链式反应的速度，属于和平利用核能。
故答案为：不加控制的；可以控制的。
五．太阳能（共17小题）
16．2020年6月23日上午，长征三号乙运载火箭将最后一颗北斗三号全球组网卫星送入预定轨道，如图分别为火箭发射升空和卫星在轨道上运行时的情景，有关火箭和卫星的说法：
①火箭升空时，燃料的化学能最终部分转化为机械能
②火箭升空过程中只受重力
③卫星通过超声波把信息传回地球
④卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能，其中正确的是（ ）
A．①②B．①④C．①③D．②④
答案与解析：
①火箭发动机是热机的一种，工作时燃料的化学能先转化为内能，再转化为火箭的机械能，由于存在能量的损失，所以燃料的化学能最终部分转化为机械能，故①正确；
②火箭在升空过程中受到重力的作用，同时还受到发动机的推力和空气阻力的作用，故②错误；
③卫星是通过电磁波来传递信息的，故③错误；
④卫星带有太阳能电池帆板可把太阳能转化为电能，故④正确。
综上可知，说法正确的是①④。
故选：B。
17．太阳光可认为是由一份一份的光子组成。光子不仅具有能量，还有动量。光照射到某个面上就会产生压力。有人设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜，正对着太阳光，靠太阳光在薄膜上产生的压力推动探测器在太空中前进，推力越大，探测器获得的加速度越大。第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么（ ）
A．安装反射率极高的薄膜，探测器获得的加速度大
B．安装吸收率极高的薄膜，探测器获得的加速度大
C．两种情况下，由于探测器的质量一样，探测器获得的加速度大小应相同
D．两种情况下，探测器获得的加速度大小无法比较
答案与解析：安装反射率极高的薄膜，光压约等于光波能量密度的2倍。安装吸收率极高的薄膜时，光压约等于光波的能量密度。因此可以看出，安装发射率极高的薄膜，探测器获得的光压大，推力大，探测器获得的加速度就越大。
故选：A。
18．某太阳能热水器内装有质量为200kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃。如果用热效率为40%的燃气灶燃烧天然气来加热同样多的水，使水升高到同样的温度，需要燃烧 3 m3的天然气。（已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是4.2×107J/m3）
答案与解析：水吸收的热量为：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×200kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×107J；
天然气放出的热量为：Q放＝＝＝1.26×108J；
需要燃烧的天然气体积为：V天然气＝＝＝3m3。
故答案为：3。
19．如图所示，是太阳能路灯照明系统。它的工作原理是使太阳能转化为电能储存在蓄电池内，供路灯发光。这个过程中能量发生转化的流程：太阳能→电能→ 化学能 → 电能 →光能。
答案与解析：太阳能是可以重复利用的能源。多余的能量储存在蓄电池内，则是转化为化学能，夜晚供交通指示灯及照明灯发光，则是由化学能转化为电能，电能转化为光能。
故答案为：化学能；电能。
20．右图是“光电互补型”太阳能热水器，晴天以吸收太阳能作为加热方式，阴雨天可用电加热方式。某该种太阳能热水器水箱内的水为120kg，当水温由15℃升高到45℃时，
（1）这些水吸收的热量是 1.512×107 J[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）若在阴雨天，采用电加热方式进行工作时的效率为70%，则要消耗的电能是 6 千瓦时。
答案与解析：（1）Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×120kg×（45℃﹣15℃）＝1.512×107J；
（2）采用电加热方式进行工作时：
η＝＝70%，
W电＝＝＝2.16×107J＝6kW•h。
故答案为：（1）1.512×107；（2）6。
21．太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为 化学 能储存起来，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧 0.9 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是 28 %（煤的热值为3.0×107J/kg）。
答案与解析：（1）蓄电池充电是将电能转化为化学能储存起来；
（2）∵由题知，Q放＝mq＝2.7×107J，
∴需要完全燃烧煤的质量：
m＝＝＝0.9kg；
（3）使用太阳能路灯的有用能量：
W电＝Pt＝35W×60×3600s＝7.56×106J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）
W总＝2.7×107J，
该太阳能路灯的能量转化效率：
η＝×100%
＝×100%
＝28%。
故答案为：化学，0.9，28。
22．有一种太阳能照明灯，它是利用太阳能电池板供1只“12伏9W”的电子节能灯工作的原理制成。若太阳能电池接受太阳能的有效面积为0.3m2，平均1小时内得到的太阳辐射能约为0.4×106焦，太阳光照一天（不考虑天气影响，经8小时计算），恰好可供电子节能灯工作10小时。
（1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？。
（2）40瓦的白炽灯与这种9瓦的电子节能灯的发光效果相当。请你根据表中的数据计算说明：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较经济上是否有优势？（灯每天工作10小时，一年按365天计算）
答案与解析：（1）太阳能电池板工作一天（按8h计算）吸收的太阳能
Q＝0.4×106J/h×8h＝3.2×106J，
照明灯工作10h消耗的电能
W＝Pt＝9W×10×3600s＝3.24×105J，
η＝×100%＝×100%＝10.1%，
（2）在相同的时间内（20年）进行比较灯泡工作总时间；
20×365×10h＝73000h，
使用白炽灯情况：
需要的灯数n＝＝73（盏）
购买白炽灯的费用73×1.5元＝109.5元，
白炽灯所消耗的电能
W＝Pt＝0.04kw×73000h＝2920kw•h
须交电费2920kw•h×0.4元/kw•h＝1168元
共计费用：109.5元十1168元＝1277.5元，
使用太阳能照明灯情况：
需要的灯数n′＝＝37（盏）
购买节能灯的费用37×15元＝555元
共计费用：1000元+555元＝1555元，
1555元＞1277.5元
因此，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没有优势。
答：（1）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是10.1%。
（2）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没有优势。
23．2016年7月26日，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）降落在阿联酋阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行壮举。这次飞行共经历了十段航程，途径我国重庆和南京两个城市。整个飞行过程中，飞机依靠太阳能为平均功率10kW的电动机提供动力，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油，成功地向人们传播了新能源理念。某日，日照持续15h，白天高效太阳能电池板将太阳能E的25%转化为电能，若其中一部分电能全部为电动机提供动力，另一部分电能全部给超轻薄锂离子电池充电，其充电效率为90%．夜间飞行时，如果锂离子电池将储备的能量全部释放，为电动机提供动力。
（1）求飞机上的电动机工作一天消耗的电能W；
（2）求太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能W充；
（3）若每秒每平方米的太阳能电池板接收太阳辐射的功率为250W，则覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S至少为多少？（保留一位小数）
答案与解析：（1）由P＝可得，飞机上的电动机工作一天消耗的电能：
W＝Pt＝10kW×24h＝240kW•h；
（2）飞机夜间飞行的时间：
t′＝24h﹣15h＝9h，
夜间飞行时消耗的电能：
W夜＝Pt′＝10kW×9h＝90kW•h，
由η＝×100%可得，太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能：
W充＝＝＝100kW•h；
（3）白天飞行时电动机消耗的电能：
W白＝Pt″＝10kW×15h＝150kW•h
飞机获得的总电能：
W电＝W白+W充＝150kW•h+100kW•h＝250kW•h，
由η＝×100%可得，飞机获得的太阳能：
E＝＝＝1000kW•h＝3.6×109J，
由E＝PSt可得，覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积：
S＝＝≈266.7m2。
答：（1）飞机上的电动机工作一天消耗的电能为240kW•h；
（2）太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能为100kW•h；
（3）覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S至少为266.7m2。
24．据有关媒体报道：“阳光动力2号”太阳能飞机于2015年3月9日从阿联酋首都阿布扎比起飞，展开为期近5个月的环球之旅，在中国重庆。南京等地停留，最后返回出发点。总飞行天数25天，总里程达35000km。本次环球之旅的意义是向世人展示创新和环保理念，推广清洁能源。在白天飞行时，飞机“汲取”太阳能并转化为电能，还能将多余的太阳能电力储备到高性能蓄电池中供夜间飞行，实现不用一滴燃油昼夜飞行。整架飞机的动力来源于机翼上安装的17248块超薄高效太阳能电池板，面积达到260平方米，太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2，”阳光动力2号”使用的太阳能电池板属于第一代单晶硅薄膜太阳能电池，它将太阳能转化为电能的效率较高，达到25%，飞机的飞行速度平均为108km/h。求：
（1）正常工作时，太阳能电池的电功率为多少？
（2）如果飞机在空中沿水平方向匀速飞行时受到的空气阻力为1500N，则飞机克服空气阻力做功的平均功率为多少？
答案与解析：（1）正常工作时，太阳能电池的电功率：
P1＝p0Sη＝1.0×103W/m2×260m2×25%＝6.5×104W；
（2）飞机的飞行平均速度：
v＝108km/h＝30m/s，
飞机克服空气阻力做功的平均功率：
P2＝fv＝1500N×30m/s＝4.5×104W。
答：（1）太阳能电池的电功率为6.5×104W；
（2）飞机克服空气阻力做功的平均功率为4.5×104W。
25．为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活。如表提供的是一装满初温为10℃水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息：
根据上表信息，求：
（1）热水器中的水吸收的热量是多少。
（2）此次热水器接收的太阳能为多少。
答案与解析：（1）由ρ＝得，热水器中的水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg，
根据上表信息信息可知，水温度升高了60℃，
水吸收的热量：
Q＝Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×60℃＝2.52×107J；
（2）太阳能转换为水的内能的效率为60%，
由η＝×100%可得，此次热水器接收的太阳能：
E＝＝＝4.2×107J。
答：（1）热水器中的水吸收的热量是2.52×107J；
（2）此次热水器接收的太阳能约为4.2×107J。
26．太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一。太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型机动车。有一辆太阳能实验车（研制过程中的样品），它上面的太阳能电池板的有效面积为8m2，天气晴朗且电池板对着太阳时，每平方米面积上能够接收到的太阳能的功率为1kW，太阳能电池产生的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A．求：
（1）在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大？
（2）如果电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率为75%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力为150N，则该车匀速行驶的速度是多大？
答案与解析：（1）太阳能电池板获得的太阳能的功率：
P太＝8×1kW＝8kW＝8000W，
电动机正常工作时的功率：
P电＝UI＝120V×10A＝1200W，
则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝15%。
（2）由η′＝×100%＝×100%＝×100%得，电动机输出的机械功率：
P机械＝η′P电＝75%×1200W＝900W，
由P＝＝＝Fv得，该车匀速行驶的速度：
v＝＝＝6m/s。
答：（1）在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%；
（2）该车匀速行驶的速度是6m/s。
27．经验表明，自制家用太阳能热水器的效率，在夏天时可达所接收的天阳能总量的50%；已知在地球表面，晴天时对垂直于阳光的表面接收到的热辐射为8×104J/（min•m2），太阳能热水器的水箱内装水60kg，玻璃盖面积为0.84m2，并随时调整水箱位置使阳光总能垂直射入玻璃盖，计算：
（1）晒水4h后水温升高多少？
（2）若要用干木材将同样多的水升高相同的问题，至少需要干木材多少千克？（不考虑热损失，干木材的热值q＝1.2×107J/kg）
答案与解析：（1）太阳能热水器4h接收的太阳辐射能为：
Q＝8×104J/（min•m2）×0.84m2×4×60min＝1.6128×107J，
由η＝得水吸收的热量为：
Q吸＝Qη
＝1.6128×107J×50%
＝8.064×106J；
由于Q吸＝cm△t，
则水箱中60kg水的温度能升高的温度：
△t＝＝＝32℃
（2）根据Q＝mq得需要的木材质量为：m＝＝＝0.672kg
答：（1）晒4h后水的温度能升高32℃；
（2）至少需要干木材0.672kg。
28．用一个底面积是500cm2、高不小于2cm的圆柱形容器，内装水1kg，可用来估测射到地面上的太阳能。在日光垂直照射5min后，水温升高了2.5℃．试估算在日光直射下地球表面每平方米每秒钟获得的热量。（忽略容器吸收的和散失到周围的热量）
答案与解析：容器里水吸收的热量为：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×2.5℃＝1.05×104J
容器的面积S＝500cm2＝5×10﹣2m2，照射时间t＝5min＝300s
在日光直射下地球表面每平方米每秒钟获得的热量为
Q＝＝＝7×102J/（m2•s）
答：在日光直射下地球表面每平方米每秒钟获得的热量为7×102J/m2•s。
29．太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S＝8m2，太阳光照射到电池板每1m2面积上辐射功率为P0＝1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U＝120V，并对车上的电动机提供I＝10A的电流，试问：
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？
答案与解析：（1）太阳能电池的面板接收到的太阳能的功率为
P太＝P0S＝1×103W×8＝8000W
转化为太阳能汽车的电功率为
P电＝UI＝120V×10A＝1200W
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η1＝×100%＝×100%＝15%；
（2）设汽车的转化效率为η2，则汽车的机械功率为
P机＝P电×η2＝1200W×75%＝900W
当汽车匀速行驶时，
P机＝＝＝Fv，
。
答：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%；
（2）汽车的行驶速度是6m/s。
30．下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数。
夏天用温度为20℃的水将保温桶充满，假设热水器接受到的太阳能有50%被水吸收，在最好的日光照射下，C水＝4.2×103 J/（kg•℃），试求：
（1）当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？
（2）若夜间无阳光照射时，用电热管加热，达到同样的要求，在电热管不计热量损失的情况下，需要加热多长时间？
答案与解析：（1）∵ρ＝
∴水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×150×10﹣3m3＝150kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×150kg×（90℃﹣20℃）＝4.41×107J，
需要的太阳能：
Q＝＝＝8.82×107J；
（2）∵W＝Q吸＝Pt
∴加热的时间：
t＝＝＝＝2.205×104s。
答：（1）需要的太阳能为8.82×107J；
（2）需要加热的时间为2.205×104s。
31．1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车。车上电池的太阳能接收板的面积是8m2，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流。电动机的直流电阻为4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2．求：
（1）该车的太阳能电池的效率是多少？电动机把电能转化为机械能的效率是多少？
（2）若太阳辐射的总功率为3.9×1.026W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28%的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S＝4πR2．请根据这些资料计算太阳到地球的距离。
答案与解析：（1）太阳能接收的功率：P1＝1.0×103w/m2×8m2＝8×103W；
输出功率为：P2＝UI＝120V×10A＝1200W；
太阳能电池的效率是：η＝＝＝15%。
（2）电动机线圈的发热功率：P3＝I2R＝（10A）2×4Ω＝400W，
P机械＝P2﹣P3＝1200W﹣400W＝800W，
电动机把电能转化为机械能的效率：η′＝＝≈66.67%。
（3）设太阳到地球的距离为R，以太阳为球心，以R为半径的面积：
S＝4πR2
太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S’，则有P0＝3.9×1026W，
S’＝8米2单位面积上的辐射功率：
R≈1.5×1011（米）
答：该车的太阳能电池的效率是15%；电动机把电能转化为机械能的效率是66.67%。
太阳到地球的距离。太阳到地球的距离1.5×1011（米）。
32．横截面积为S1＝3×10﹣2m2的圆筒内装有m＝0.6kg的水，太阳光垂直照射t＝2min可以使水温升高△t＝1℃．水的比热容为 C＝4.2×103J/（kg•℃）]。
求：
（1）两分钟内水吸收的太阳能Q；
（2）地球上每秒钟每平方米的面积上可以接受到的太阳能E0。
（3）设大气顶层的太阳能有45%能达到地面被水吸收，地球的半径R＝6.4×106m．问每秒钟有多少太阳能到达地球？E＝？
（4）太阳与地球表面的平均距离r＝1.5×1011m，估算太阳的全部辐射功率P（太阳发射能量可看成是分散到以太阳为圆心太阳到地球为半径的得球面上，此球面面积为S＝4πr2）
答案与解析：
（1）∵圆筒内装有m＝0.6kg的水，水的比热容为C＝4.2×103J/（kg•℃），太阳光垂直照射t＝2分钟可以使水温升高△t＝1℃
∴水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.6kg×1℃＝2.52×103J。
（2）根据题意，地球上每秒钟每平方米的面积上可以接受到的太阳能：
E0＝＝＝700J/（m2•s）；
（3）根据题意，到达地球的太阳能每秒钟被水吸收的热量是Q′＝E0πR2，
∵太阳能有45%能达到地面被水吸收，
∴每秒钟到达整个地球的太阳能是：E＝，
综合以上两个式子，并代入数据进行计算
E＝＝＝2×1017J/s
（4）根据题意，太阳的全部辐射功率
P＝E04π．r2＝700J/（m2•s）×4×3.14×（1.5×1011m）2＝2×1026J/s＝2×1026W
答：（1）两分钟内水吸收的太阳能Q为2.52×103J。
（2）地球上每秒钟每平方米的面积上可以接受到的太阳能为700J。
（4）每秒钟有2×1017J的太阳能到达地球。
（4）太阳的全部辐射功率P为2×1026W。
六．新能源（共1小题）
33．在国家大力提倡节能减排和使用新能源的政策支持下，小明家计划安装太阳能电池板供照明使用，同时将普通白炽灯全部换成LED节能灯。他通过调查和查阅资料获取了以下信息：
①小明家所处位置每天平均能接收的太阳能约为1.44×107J/m2。
②某型号的太阳能电池板对太阳能的利用率为10%。
③5W的LED节能灯照明效果与40W的普通白炽灯相同。
④家里有5盏40W的普通白炽灯，每盏灯每天平均使用4h。
请回答下列问题：
（1）请写出一种新能源（除太阳能外），并说说你（家）能为节能减排做些什么？
（2）换用节能灯后与原来相比，每天可节约照明用电多少度？
（3）至少要安装多少平方米该型号的太阳能电池板才够节能灯使用？
答案与解析：（1）风能，核能，地热能，潮汐能等都是常见的新能源。
比如节约纸张，节约用电，乘坐公共等都是节能减排的措施。
（2）因为家里有5盏40W的普通白炽灯，每盏灯每天平均使用4h。
所以：换用节能灯后可节约的总功率：P节＝（40W﹣5W）×5＝175W。
每天可节约用电：W节＝P节t＝0.175kW×4h＝0.7kW•h＝0.7度。
（3）因为是5盏灯，所以节能灯每天的用电量：W1＝P1t＝（5W×5）×（4×3600s）＝3.6×105J
太阳能电池板每天发电量：W＝1.44×107J/m2×10%＝1.44×106J/m2
至少要安装太阳能电池板的面积：S＝。
七．能源的利用和对环境的危害（共4小题）
34．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．被大气吸收的地表辐射增加
C．被大气反射到太空的太阳辐射增加
D．被地表反射到太空的太阳辐射增加
答案与解析：近几年全球变暖的原因是温室效应加剧造成的，主要是由于现代化工业社会燃烧过多煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的“玻璃罩”，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。
故选：B。
35．控制温室气体的排放，已成为全球关注的最新焦点，下列说法中正确的是（ ）
A．热机的大量使用会造成环境污染
B．使用空调不会加剧全球变暖
C．汽车排出的尾气全部是有毒气体
D．蒸汽机一定是用蒸汽作燃料
答案与解析：A、热机主要有汽油机、柴油机等，以汽油或柴油为燃料的机器，工作时会排放大量的氮氧化物等，会造成环境污染，符合题意；
B、空调的主要制冷剂之一的氟里昂会破坏大气的臭氧层，因此，空调是会加剧全球变暖的，不合题意；
C、汽车排出的尾气含有许多种成分，并非都是有毒气体，不合题意；
D、蒸汽机的燃料不是蒸汽，它是利用其它燃料的化学能转化为蒸汽的内能，再进一步转化为机械能工作的，不合题意。
故选：A。
36．在进行“空气中的氧气会减少耗尽吗？”辩论中，该小组为正方（空气中的氧气会减少耗尽）．下列论点不应成为本方论据的是（ ）
A．汽车越来越多，消耗的氧气越来越多
B．有证据表明，在远古时代的原始空气中氧气含量高达30%
C．限制“三废”的排放是目前各国政府的重要环境政策
D．地球人口的增多，其呼吸和所用的燃料越来越多
答案与解析：
A、汽车越来越多，使用的燃料汽油、柴油也就越多，燃烧消耗的氧气也就增多。A正确；
B、远古时代的空气中氧气含量高达30%，而今空气中氧气的含量为21%，数据的减少，可见氧气在逐渐消耗。B正确；
C、限制“三废”的排放这一政策和空气中氧气的含量没有直接关系。C错误；
D、人口增多，呼吸作用和生活所用的燃料的燃烧消耗的氧气也增多。D正确。
故选：C。
37．能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一。能源家族中有：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，在大量耗用各种能源时，会造成空气污染的有 ①、②、③、④ ；会造成水土流失和沙漠化的有 ① （填题序号）。
答案与解析：柴薪、煤炭、石油、天然气在燃烧的过程中，都会或多或少的产生一些有害气体、烟尘，会造成空气污染；
水能、风能、太阳能、地热能是清洁能源，不会产生任何污染；
过量的使用柴薪能源会造成水土流失和沙漠化。
故答案为：①②③④；①。额定电压
额定功率
平均寿命
每只售价（元）
每度电费/元
白炽灯
220伏
40瓦
1000小时
15
0.4
电子节能灯
12伏
9瓦
2000小时
15
太阳能电池板
20年
1000
太阳照射时间/h
太阳能转换为水的内能的效率
热水器最大水容量/L
10
60%
100
水升高的温度/℃
水的比热容/[J•（kg•℃）﹣1]
水的密度/kg•m﹣3
60
4.2×103
1.0×103
保温桶容积（L）
150
采光面积（m2）
2.5
水温
（℃）
夏天
45﹣90
冬天
40﹣60
电热管
220V，2000W