初中物理能源与可持续发展计算题

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？

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？

如图甲所示，一柱形容器中装有适量的水。将质量为600g，密度为0.6×10³kg/m³的木块A放入水中静止时，A漂浮在水面上。若在木块A上表面轻放一个物块B，平衡时木块A刚好完全浸没在水中，如图乙所示。若ρ_水=1.0×10³ kg/m³，

求：（1）甲图中木块A所受浮力是多少？
（2）甲图中木块A浸入水中的体积是多少？
（3）乙图中物块B的质量是多少？

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。

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)

下表列出了从1973年到1995年世界能源生产的变化情况，利用表中的信息回答下面的问题：</PGN0083.TXT/PGN>

（1）从1973～1995年，能源总产量是如何变化的？
（2）1973年核能生产占能源总产量的百分之几？1995年呢？
（3）根据能源是否可再生，给能源分类．1995年可再生能源相对世界能源总产量的重要性怎样？
（4）1995年哪一种能源最重要？
（5）分析表中提供的数据，你还有哪些发现？

（1）一个集热式太阳能热水器，一天（按光照10 h）能使80 kg水升高60℃，这个热水器相当于效率是90％的功率多大的电热水器？
（2）与一片口香糖大小差不多的铀燃料就能够产生与600 L（升）汽油一样多的能量．假如一辆家庭小轿车的耗油量为10 L/hkm（每行驶100 km耗油10 L），按平均每天行驶50 km计算，这辆小轿车每年消耗的能量相当于多少片口香糖大小的铀燃料提供的能量？
（3）太阳能是大自然赋予人类的一种取之不尽、用之不竭的可再生能源．太阳释放的能量以电磁波的形式辐射出来，地球每年接收的太阳能有6×10¹⁷kW·h．
①太阳内部发生的是什么反应？利用的什么能？
②三峡工程全部完工后，水电站的发电功率可达1820万千瓦．请计算，地球接收的太阳能，相当于多少个三峡水电站全负荷运转的发电量？ 

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。

如图是潍坊市某公园的水上娱乐设施------水上滚筒，同学们在水上滚筒内可尽情运动，亲近水面．已知某水上滚筒直径为2m，质量为50kg，最大排水量为0.2m³（g＝9.8N/kg），求：

（1）水上滚筒漂浮在水面上时排开水的体积为多少？
（2）假设每人的平均质量为40kg，为保证安全，水上滚筒最多能承载多少人？

在研究物体的浮沉条件实验中，张聪同学将鸡蛋放入装有密度为1.1×10³kg/m³盐水的量筒中，如图8所示，鸡蛋恰好能处于静止状态，测得鸡蛋排开盐水的体积是5×10³m³（g=10N/kg）
(1)该鸡蛋的重力是多少？
（2）请说出使鸡蛋下沉的可行方案

、右图9所示的是2008年北京奥运会青岛“奥帆赛监测浮标”，它是我省科学院海洋仪器仪表研究所自主研制的，处于国际领先水平。浮标质量达2×10³kg，漂浮在海面，可测量风速、风向、气温、海流等数据，准确地提供海洋、气象、水文信息，确保了奥帆赛的顺利进行。那么，浮标受到的浮力是多少N？它排开海水的体积是多少m³？（ρ_海水取1.03×10³kg/m³，g取10N／kg，计算结果保留两位小数）

有一种太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示．并装满水将它安装在阳光充足的水平台面上

型    号	JL—88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

 
（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.2m²，求它对台面的压力和压强．（取g ="10N/kg" ）
（2）镇江地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶ J ．若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m²，每天日照时间按8h 计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60 ％被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？
（3）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气（热值q ="4.2" x 10⁷ J/kg ）获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（4）请你：① 从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；② 说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难．（可从自然因素或技术因素等方面思考）

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。

归纳式探究 $--$探究小球沿过山车轨道的运动

小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动，游客却不会掉下来。他想探索其中的奥秘，做了以下两个探究：

（1）探究一：如图甲所示，小球由 $A$点沿光滑轨道自由运动到 $B$点，小球到达 $B$点的速度 $v$与高度 $h$和小球质量 $m$的关系，数据如表一。

表一：

实验次数	$h/m$	$m/\mathit{kg}$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.2	$2.0\times {10}^{-2}$	4.0
2	0.4	$2.0\times {10}^{-2}$	8.0
3	0.4	$3.0\times {10}^{-2}$	8.0
4	0.8	$2.5\times {10}^{-2}$	16.0

则小球到达 $B$点的速度 $v$与　　有关，且 $v^2=k_1$　　。

探究二：如图乙所示，小球以一定速度从 $B$点沿光滑的竖直圆形轨道运动，恰好通过最高点 $C$．小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系，数据如表二。

实验次数	$r/m$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.15	7.5
2	0.30	15.0
3	0.45	22.5

则小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系式为　　。

（3）如图丙所示，将甲、乙两轨道组合后，小球从 $A$点沿光滑轨道自由运动，若 $r=0.4m$，要使小球经过 $B$点后能恰好通过 $C$点，则 $h=$　　。

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。