1、初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座能量與可持續(xù)發(fā)展(學(xué)生版)關(guān)鍵知識的解釋1.任何能提供能量的物質(zhì)資源都叫做能量，它是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。2.由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。獲取核能的方式有重核裂變和輕核聚變。3.太陽能是一種安全、清潔、無污染、取之不盡的永久性能源。4.化石燃料(煤、石油和天然氣)、水流能、風(fēng)能、海洋能和生物能都來自太陽。地?zé)崮芎秃四軄碜缘厍虮旧怼?.解決能源消耗快速增長的途徑是不斷開發(fā)新能源，充分開發(fā)利用太陽能、核能、風(fēng)能、水流能、地?zé)崮艿取Ｅμ岣吣茉蠢寐?，開發(fā)生產(chǎn)節(jié)能產(chǎn)品，充分發(fā)揮現(xiàn)有能源的作用。競爭知識擴展1.使用太陽能的方法：首先，將太陽

2、能轉(zhuǎn)化為內(nèi)部能源，如太陽能熱水器；二是利用太陽能發(fā)電，如太陽能熱發(fā)電站；第三，太陽能通過光電轉(zhuǎn)換裝置(太陽能電池)直接轉(zhuǎn)換成電能。2.利用風(fēng)力發(fā)電。3.利用水流能量發(fā)電。4.利用核能發(fā)電?，F(xiàn)有的核電廠在重核裂變中使用核能發(fā)電。經(jīng)典競賽問題分析例1(2011年全國初中應(yīng)用物理競賽)微波爐是一種利用微波加熱食物，然后將微波形式的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能加熱食物的廚具。因為微波能穿透食物表面約5厘米，所以它具有比蒸炊具加熱更快的特點。小明的家人最近買了一臺微波爐。他聽人說用微波爐加熱食物不僅加熱時間短，而且具有加熱效率高的特點。為了驗證后一種說法，他決定借助電能表、手表、溫度計和其他設(shè)備，實際測量微波爐在大

3、火中燒水時的效率。因此，他檢查了他家微波爐背面的銘牌，顯示額定輸入功率為1 200瓦。他還檢查了他家的單相電子電能表，顯示為3200毫安/千瓦時(即每消耗1千瓦時電能，電能表上的發(fā)光二極管閃爍3 200次)。之后，他關(guān)掉所有其他家用電器，把20的1L水放進微波爐，開始用大火加熱。同時，他用時鐘計時，并記錄下電度表上發(fā)光二極管的閃爍次數(shù)。4分鐘后，電度表上的指示燈閃爍了256次。這時，水的溫度被取出并測量為72。請幫小明計算一下微波爐燒水時的效率。微波爐中的微波發(fā)射裝置叫做微波管。如果一個微波爐只有一個微波管，而這個微波管只能在額定電壓和額定功率下工作，請回答這個微波爐怎么能只用這個微波管在不同

4、檔位下工作。解決方案：例2 (2011年全國初中應(yīng)用物理知識競賽)隨著新能源和低碳理念的普及，小明設(shè)想了一款以太陽能電池為能源的汽車。以下是他發(fā)現(xiàn)的一些數(shù)據(jù)：太陽輻射總功率33，360托塔爾=3.9x1026瓦，太陽與地球之間的距離為1.5x1011米，太陽光通過空間和地球周圍的大氣到達地面的過程中的能量損失約為51%；當太陽垂直照射時，太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率約為15%；假設(shè)太陽能電池車的質(zhì)量約為750千克，預(yù)期最大速度為72千米/小時，行駛過程中的平均阻力約為車輛重量的0.02倍，車身上放置的太陽能電池板的最大面積約為8平方米，驅(qū)動電機可將90%的輸入功率轉(zhuǎn)換為機械功率，用于向前拉動車

5、輛。(眾所周知，半徑為R的球體的表面積是S=4r2)1.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，作者通過計算對肖明的思想進行了分析和評價。2.你對他的I有什么改進建議1.(2011上海初中物理知識競賽)近年來全球變暖的主要原因是A.大氣吸收的太陽輻射增加。被大氣反射到太空的太陽輻射增加C.大氣吸收的地表輻射增加。地表反射到太空的太陽輻射增加1.答案是：2.(2011年全國初中應(yīng)用物理知識競賽)。動車組列車進站前的減速過程分為兩個階段。第一階段采用“再生制動”技術(shù)，車速從250公里/小時降至90公里/小時。在此期間，停止供電，列車繼續(xù)靠慣性前進，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；第二階段采用機械制動，速度從90公里/小時持續(xù)下降，直至停止

6、；關(guān)于列車進站期間的能量轉(zhuǎn)換，以下說法是正確的()A.在第一階段中所有減少的動能被轉(zhuǎn)換成電能，也就是說，電能等于減少的動能。在第一階段減少的動能的一部分被轉(zhuǎn)換成電能，即電能小于減少的動能。C.第二階段的還原動能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能等于還原動能。D.第二階段的還原動能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能大于還原動能。2.回答3.(2011年全國初中應(yīng)用物理知識競賽預(yù)賽)空氣熱源熱泵熱水器利用空氣作為低溫物質(zhì)，通過介質(zhì)(工質(zhì))吸收空氣中的熱能，然后利用熱泵技術(shù)(類似于冰箱的工作原理)消耗少量電能驅(qū)動壓縮機，使介質(zhì)變成高溫物質(zhì)并加熱冷水。熱泵熱水器具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，已被列入國家火炬推廣計劃。那么這種熱水

7、器中介質(zhì)汽化的發(fā)生位置和吸熱放熱情況是()A.在低溫物質(zhì)中，介質(zhì)從空氣中吸收熱量。在低溫物質(zhì)中，空氣從介質(zhì)中吸收熱量C.在高溫物質(zhì)中，介質(zhì)從冷水中吸收熱量3.回答：二.填空1.(2009年上海初中物理知識競賽復(fù)賽試題)10.圖為灌溉農(nóng)作物的“滴灌”裝置。在圖中，P是進水的總寬度，Q是一個特殊的滴頭，每分鐘有相同的滴數(shù)和相同的每滴體積。具有相同橫截面積的直管共有100個滴頭。第36滴頭和第37滴頭之間的水管中的水流速度為v1。第64滴頭和第65滴頭之間的水管中的水流速度為v2，因此速度關(guān)系為v1 _ _ _ _ _ v2(可選：“”、“或“=”), VL:v2=_ _ _ _。1.答案是：2.(

8、2011年全國初中應(yīng)用物理知識競賽預(yù)賽)汽車的誕生改變了人類的生活方式。事實上，長期以來，人類一直在尋找更好的交通工具。1769年，世界上第一輛蒸汽驅(qū)動三輪車在法國的雷尼烏建成。你現(xiàn)在看到的這幅漫畫(如圖)據(jù)說是牛頓設(shè)計的蒸汽汽車的示意圖。請嘗試回答此示意圖中的以下問題：(1)找出示意圖中使用的物理知識。(2)示意圖中涉及的能量轉(zhuǎn)換過程如下。(每人寫一點點)2.回答：三.綜合應(yīng)用問題1.(2009年上海初中物理知識競賽復(fù)賽第21題)(1)(8點)小燈泡(點光源)發(fā)出的光沿半徑向外傳播，單位時間內(nèi)通過垂直于傳播方向的單位面積的光能稱為光強。一些學(xué)生設(shè)計并實施了如圖所示的實驗：將一個6伏、8.0瓦

9、的小燈泡接入電路，使其正常發(fā)光，將一個光強傳感器放在燈泡燈絲的同一水平面上，面向光的方向，當燈泡與光源的距離為D時，測量相應(yīng)的光強值I，并測量多組數(shù)據(jù)；馬克t(2)(6分)L1和L2是兩種額定電功率為200瓦的路燈，它們的發(fā)光效率和光能傳播規(guī)律與上述實驗中的相同。L1、L1和L2安裝在離地面5米的高度，P是道路上路燈連接線中點正下方的一個點。為了使照射到點P的光強度不小于0.013瓦特米-2，兩個相鄰路燈之間的最遠距離是多少？解析：2.(2009年全國初中應(yīng)用物理競賽)右圖為一盞太陽能照明燈，太陽能電池板用于一盞“220伏40瓦”電子節(jié)能燈。如果太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3 m2，

10、地球上垂直于陽光的表面接收到的太陽輻射能量約為7.2104J/(minm2)，當太陽照射一天時，電子節(jié)能燈可工作10小時。假設(shè)陽光總是垂直照射太陽能電池板，不考慮天氣影響，每天計算8小時。尋找：(1)。使用太陽能的太陽能照明燈的效率是多少？(2)200瓦白熾燈的發(fā)光效果是否等同于40瓦電子節(jié)能燈。請根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)進行計算：以目前的價格使用這種太陽能照明燈與使用這種白熾燈相比有什么經(jīng)濟優(yōu)勢嗎？(燈每天工作10小時，一年按365天計算)額定電壓/伏額定功率/瓦平均壽命每件價格/元每千瓦時/元電費白熾燈2202001000小時2.00.5電子節(jié)能燈220408000小時20太陽電池板20年1500

11、解析：2(16分)(2009年全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽題)小李將一袋體積為200毫升、溫度為10的牛奶放入微波爐中，用大火加熱1分鐘，將牛奶加熱到50達到合適的飲用溫度。賈曉莉微波爐的一些技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。牛奶的密度和比熱容接近水。請計算描述：(1)微波的波長是多少？(2)如果電價為0.5元/千瓦時，在上述條件下，加熱10袋這種牛奶需要多少電？(3)微波爐加熱牛奶的效率是多少？2.回答：3.(2009年全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽題)小蘭自動家用豆?jié){機的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。額定電壓220伏發(fā)動機推力180瓦額定頻率50Hz發(fā)熱能力800瓦加入一定量的干豆75g水添加量1200毫升豆?jié){

12、的制作過程大致如下：(水溫為20)工作程序加熱跳動煮漿防溢延時烹飪停電警報工作時間和地位電加熱器啟動加熱，8分鐘之后，水溫達到擊敗對手溫度。電機帶動刀片高速跳動，跳動4次，每次15秒，間隔15秒。電加熱器繼續(xù)加熱，直到豆?jié){第一次沸騰，這需要2分鐘。電加熱器間歇加熱豆?jié){(每1分鐘，停止20秒鐘)，反復(fù)煮沸豆?jié){并徹底煮熟?？偣?分40秒和40秒結(jié)束。機器發(fā)出聲音和視覺警報，表明豆?jié){已經(jīng)準備好了小蘭在用這款豆?jié){機制作豆?jié){前關(guān)掉了家里所有的電器開關(guān)，然后開始記錄豆?jié){機開始制作豆?jié){時，她電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動次數(shù)(如圖3所示)。當豆?jié){機發(fā)出聲光報警時，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了74圈。請回答：(1)。煮一壺豆?jié){需要多

13、少電？(2)根據(jù)第一個問題的計算結(jié)果，在制作一罐豆?jié){的過程中，她的電能表轉(zhuǎn)盤應(yīng)該轉(zhuǎn)動多少圈？(3)問題2中的計算結(jié)果是否與小蘭記錄的實際圈數(shù)一致？如果不匹配，請說出你對偏差的猜測。3答案：圖14.(2009年全國初中應(yīng)用物理知識競賽)圖1顯示了一個太陽能照明燈。太陽能電池板用于一個“220伏40瓦”的電子節(jié)能燈。如果接收太陽能的太陽能電池板的有效面積為0.3 m2，則垂直于地球上的陽光的表面接收的太陽輻射能量為ab(2)200瓦白熾燈的發(fā)光效果是否等同于40瓦電子節(jié)能燈。請根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)進行計算：以目前的價格使用這種太陽能照明燈與使用這種白熾燈相比有什么經(jīng)濟優(yōu)勢嗎？(燈每天工作10小時，一年

14、按365天計算)額定電壓/伏額定功率/瓦平均壽命每件價格/元每千瓦時/元電費白熾燈2202001000小時2.00.5電子節(jié)能燈220408000小時20太陽電池板20年1500解析：5.(2007年全國初中應(yīng)用物理知識競賽)氣流形成風(fēng)，風(fēng)有能量，這就是所謂的風(fēng)能。風(fēng)能具有來源豐富、安全衛(wèi)生等優(yōu)點。圖2A是中國某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的外部視圖。風(fēng)力發(fā)電機中的葉片在風(fēng)力的推動下旋轉(zhuǎn)，帶動頭部發(fā)電機發(fā)電，為人們提供電能。假設(shè)該區(qū)域的空氣密度為1.3千克/立方米，風(fēng)力渦輪機的葉片在旋轉(zhuǎn)時可形成面積為600平方米的圓形表面。(1)如果風(fēng)速為10m/s，在ls中，沖擊由風(fēng)力渦輪機葉片形成的圓形表面的空氣質(zhì)量是多

15、少？據(jù)了解，以這種速度運動的1千克空氣的動能為50J，10個這樣的風(fēng)車產(chǎn)生的電能可用于一個“220V 60W”燈正常工作2小時，從而了解這些風(fēng)車的發(fā)電效率。(2)如果這里的年平均風(fēng)速為15米/秒，一年內(nèi)100個這樣的風(fēng)車所獲得的風(fēng)能能完全燃燒多少公斤的煤(工作時間按4000小時計算)？(煤的熱值為3107焦耳/千克)(3)請根據(jù)風(fēng)力發(fā)電的實際情況和圖4中的相關(guān)信息，說明過去風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的困難和前景。解析：6.(2009年全國初中應(yīng)用物理知識競賽)在一些農(nóng)村地區(qū)建造的沼氣池通過在農(nóng)村地區(qū)發(fā)酵大量的秸稈、人畜糞便獲得沼氣，并使用沼氣燒火做飯和照明。沼氣池的應(yīng)用不僅更好地利用了上述資源，而且給生活帶來了許多便利，改善了環(huán)境。這是一個造福人民的多用途項目。圖3是農(nóng)民的水力沼氣池的截面圖。描述：1 .沼氣池2。水壓池3。進料口4。密封蓋5。輸氣管6。儲氣室7。沼氣壓力顯示器8。主閥9。u形管壓力表(充滿紅色水)l0。排放口蓋板(水壓池未密封，仍與外界大氣相通)11。閥門據(jù)了解，該農(nóng)戶燃氣灶的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：使用燃料液化石油氣天然氣人造氣體人工沼氣爐前壓力(千帕)2.82.01.00.5額定熱流(千瓦)普通爐