初中物理能源与可持续发展计算题

为了让游客充分体验“彩色梦幻般的水上之旅”，黄河湿地公园购进一批旅游观光艇，其部分技术参数如下表所示：

商品名称	×××观光艇
空船质量	800kg
发动机额定功率	45 kw
最多载人数量	15人
最大航速	45km/h

请根据上表回答下列问题：（已知柴油的密度ρ=0.8×10³kg/m³;热值q=4.3×10⁷J/kg；g=10N/kg；水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）某旅游团队从码头乘坐观光艇（满载）以最大航速匀速行驶1小时的路程是多少？
（2）假设每位游客的平均质量为60kg,观光艇满载乘客时所受浮力是多少？
（3）观光艇满载时以最大航速匀速行驶，此时受到水的平均阻力是多少？
（4）若这次航行共消耗柴油15L，则柴油发动机的效率是多大？

小华家要购买一台即热式电热水器（俗称“过水热”），替换原来的箱式电热水器，它能使水温在数秒内就达到适宜温度。
⑴这种“过水热”的铭牌上注明：“220V、6000W”。当它正常工作时，通过它的电流是多少？
⑵鸡西市生活用电的电费为0.5元/kW·h，当地澡票价格是4元，如果他使用这种“过水热”洗澡，每次累计通电时间是10分钟。请你计算一下，他每次洗澡可节省多少元？（每次用水的费用按0.1元计算）
⑶因为“过水热”工作环境潮湿且功率大，那么在安装、使用过程中，应当注意什么呢？
（已知他家的空气开关上标有的最大额定电流是20A）
⑷最近，小华发现许多邻居在使用“太阳能”热水器。如果你是小华，那么，你是选择“太阳能”呢，还是选择“过水热”呢？说出选择的依据。

学了“浮力”知识后，小红同学进行了相关的实践活动。（ρ_水=1．0×10³kg/m³，g取10 N/kg）
（1）她选取一质量为750 g、体积为1 250 cm³长方体木块，让它漂浮在水面上，如图甲所示，求木块受到的浮力。

（2）取来规格相同由合金材料制成的螺母若干，每只螺母质量为50 g，将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问：放多少只螺母时，木块刚好浸没在水中?
（3）她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验，弹簧测力计静止时的示数为0．4 N，求合金材料的密度。

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。下表为小军家小汽车的相关数据：

总质量：1600kg	额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积：8.0×10^-2m^2	水箱容量：5L

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生来看，汽油是   能源；发动机工作时，     冲程将内能转化为机械能。
（2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少Pa？（g=10N/kg）（c_水="4." 2×10³J/（kg℃））
（3）综合油耗表示以经济速度在相应路面上每行驶100km所消耗的燃油体积，是衡量汽车发动机效率的重要标志之一，假若该车在高速公路路面上以60kw的功率、100km/h的速度匀速行驶l h，消耗汽油10L，求此时小汽车发动机的效率。（汽油密度ρ_汽油=7.l×10³kg／m³．汽油热值q_汽油=4.6×10⁷J/kg）
（4）结合生活经验和所学知识，请你就如何降低汽车油耗提一点建议。

将边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大水槽内．待木块静止时，从水槽中溢出了600g水，g取10N／kg，求：
（1）木块受到的浮力；
（2）木块的密度；
（3）木块下表面受到的水的压强。

一只排水量为1000t的轮船在河中航行，河水的密度为1.0×10³kg/m³，若轮船满载航行，试问：（取g=10N/kg）

(1)它受到的浮力是多少N？       
(2)轮船排开河水的体积是多少m³？
(3)若此轮船从河里驶入海里，它受到的浮力是增大或是减小，或是不变？它排开水的体积又怎样变化？

用燃气灶烧水时，把2.2kg初温为25℃的水加热到100℃，共燃烧了45g天然气(假设天然气完全燃烧)。已知天然气的热值为4.4×10⁷J／kg，水的比热容为4.2×10³J／(kg·℃)。
(1)天然气属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有________的。
(2)水的内能增加了________J。
(3)燃气灶烧水的效率为________。

请仔细阅读下文，并回答文后问题。
垃圾发电
填埋是目前全球垃圾处理的主要方式，传统的垃圾处理方式是将垃圾集中填埋，让其自行发酵。在发酵过程中会产生二氧化碳和甲烷等废气，易造成常规污染，还可能带来温室效应，甚至有爆炸的危险。
福州市红庙岭垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的填埋气收集起来用于发电。因此，垃圾填埋气和太阳能、风能一样，是一种可再生能源，不仅解决了垃圾填埋场安全和污染问题，也可产生显著的经济效益，同时减少温室气体的排放。
目前，我市垃圾填埋气发电厂和前期投产的垃圾焚烧发电厂的年总发电量大约可供4万个年用电量为2800千瓦时的家庭使用。
(1)传统的垃圾填埋处理方法的缺陷有：
                                   等。
(2)将填埋气收集起来用于发电，是将这些垃圾的化学能最终转化为            能。垃圾填埋气是一种           能源（填“可再生”或“不可再生”）。
(3)请谈谈你在节能减耗、环境保护方而做了哪些实事?(写出一点)

如图，将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中，冰块内空心铝球的体积V_铝=10cm³，当冰块（含空心铝球）悬浮时，排开水的体积V_排=45cm³．冰全部熔化后，浸没在水中的空心铝球沉入水底，已知冰的密度ρ_冰=0.9×10³kg/m³，求：

（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力；
（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小．

当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将 $8^{°}\text{C}$、 $100L$水加热到 ${38}^{°}\text{C}$．请解答： $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）太阳能属于　　能源？（选填“一次”或“二次” $)$

（2）热水器中水的质量是多少？

（3）在此过程中，水吸收了多少热量？

（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为 $4.2\times {10}^{7}J$，则该热水器的效率是多少？

某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。

（1）太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处。

（2）小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关 $S$控制电路中所有用电器，开关 $S_1$控制热水壶的加热电阻 $R_1$、 $($“ $220V484W$” $)$，开关 $S_2$控制电暖气的加热电阻 $R_2($“ $220V2420W$” $)$。闭合所有开关， $R_l$、 $R_2$同时工作， $R_1$每分钟放出 $2.4\times {10}^{4}J$的热量，求 $R_2$的实际功率。 $(R_1$和 $R_2$的阻值不随温度变化）

（3）已知在一段时间内，垂直于太阳光的 $1m^2$面积上每1秒接收的太阳能为 $500J$；如图所示，太阳光与水平面夹角为 $60°$，面积为 $4m^2$时的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为 $20\%$．求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。

用同种金属制成质量相等的实心金属球和金属盒各一个，把球放在封闭的盒内，它们恰好悬浮在水中，若把球与盒用细线相连，在水中静止时仍有的体积露出水面，此时绳的拉力为20N．求：
（1）金属的密度；
（2）空心金属盒的体积；
（3）剪断绳子，静止时金属盒露出水面的体积是多少？

如图所示，不计外壁厚度且足够高的柱形容器置于水平桌面上，容器的底面积为150cm²．现将一边长为0.1m、质地均匀的正方体物块放在容器底部，当缓慢持续地向容器中注入400cm³的水时，物块对容器底部的压力恰好为零．求：

（1）水对容器底部的压强是多少？
（2）物块受到水的浮力是多少？
（3）再次向容器中缓慢注水，当容器中水的深度达到12cm时停止注水，第二次注入水的质量是多少？

钻井平台被称为流动的岛屿，如图所示是我国自行设计的钻井平台“海洋石油981”号正在南海西沙群岛工作的情境．该平台长114 m，宽89 m，自身质量为30670 t，最大作业水深3 000 m，最大钻井深度可达10 000 m．（海水的密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）问：

（1）如果工作人员以1.5 m/s的速度从平台长边的一端走到另一端，需要多少时间？
（2）工作设备在最大作业水深处作业时，受到海水的压强为多少？
（3）如果不考虑工作人员和其它物资的重力，平台排开海水的体积为多少？

漂浮在水面上的物体排开水的体积为5×10^－3米³。求：
（1）物体受到的浮力大小；
（2）物体的重力大小。