最近十年初中应用物理知识竞赛题分类解析专题--- 能源和可持续性

初中应用物理知识竞赛题分类解析专题二十二能源和可持续性发展。一、选择题1.（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1.答案：C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。2.（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。2.答案B解析：列车进站过程中的能量转化，第一阶段减小的动能有一部分转化为电能，一部分转化为内能，即电能小于减小的动能，选项错误B正确。第二阶段减小的动能主要转化为内能，另一部分转化为电能，且内能小于减小的动能，选项CD错误。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，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3.答案：A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21世纪教育网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答案：A解析：煤、石油、天然气等的储量有限，人类面临能源危机，总有一天可以被人类利用的矿石能源会被消耗殆尽，选项A说法错误。5.（2012•湖北黄冈）我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5.答案：B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、核能是一种不可再生的能源答案：A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。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=4.2×103J/（kg·℃）】1、答案：可再生热传递4.2×106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=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×40kg×25℃=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：“”、“”或“=”），且vl∶v2=_______。2.答案：16∶9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64∶36，由流量公式Q=Sv可知，vl∶v2=64∶36=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1769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：(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）3.答案：杠杆原理；力的作用是相互的；以滚动代替滑动（以滚动来减小摩擦）；沸腾产生蒸汽（液体的沸腾）；不同形式的能量之间可以相互转化等(2)通过燃烧将化学能转化为内能，蒸汽向后喷出将内能转化为机械能三．综合应用题1.(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=4πR2，R为球半径）(2)（6分）L1、L2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的最远距离为多少？解析：(1)距离光源为d的球面上光强为I=24Pdη，I-1/d2图线斜率为3.33，由Pη/4π=3.33，求得该小灯泡将电能转化为光能的效率η=52.3%。(2)设一盏路灯的电功率为P0，地面P点跟路灯的连线与地面的夹角为θ，则地面P点处垂直光的传播方向上的光强为：I=k·21d=04Pη·2sinh考虑到相邻两盏灯同时照亮，地面不垂直光的传播方向，地面实际的光强为：04Pη·2sinh·2·sinθ=022Phηsin3θ。由题意知，这一光强应等于0.013瓦·米-2。即：022Phηsin3θ=0.013W/m2，代入P0=200W，h=5m，解得sinθ=0.581，即θ=35.52°。两灯之间的最大距离为L=2×hcotθ==2×5×cot35.52°m=14.0m。2.(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，太阳能电池板供1只“220V40W”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0.3m2，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／(min·m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h。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8h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200W的白炽灯与这种40W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10h，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2202001000小时2．00.5电子节能灯220408000小时20太阳能电池板20年1500解析：（1）.太阳能电池板工作一天（按8h计算）吸收的太阳能E=7.2×104×0.3×8×60J≈1.04×107J照明灯工作10h消耗电能W=Pt=40×10×3600J=1.44×106J.太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是η=W/E=761004.11044.1=14%.（2）.在相同的时间内(20年)进行比较：白炽灯（或节能灯）工作总时间：20×365×10h=73000h。使用白炽灯的情况：需要的灯数为73000/1000=73盏，购买白炽灯的费用73×2.0元=146元。白炽灯所消耗的电能W=Pt=0.2×73000kW·h=14600kW·h需交电费14600×0.5元=7300元。共计费用146元+7300元=7446元。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10×20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有很大优势。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lmin，牛奶被加热至50℃，达到适宜饮用的温度。小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?2.解答：（1）．电磁波的速度：c=3×108m/s因为：c=λf所以：λ=c/f=3×108/2450×106m（2）．加热一袋牛奶需要消耗的电能：W=Pt=1300×60J=7.8×104J加热10袋牛奶需要消耗的电能：W总=7.8×104×10J=7.8×105J=0.22kW·h加热10袋牛奶需要电费：0.22×0.5=0.11元（3）．一袋牛奶被加热至适宜饮用的温度需吸热：Q吸=cm（t2-t1）=4.2×103×200×10-6×1.0×103×（50-10）J=3.36×104J。该微波炉在加热牛奶时的效率：η=Q吸/W=3.36×104/7.8×104=43%。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。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lmin，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。解答：（1）．煮好一锅这样的豆浆需要消耗电能：W=W1