初中物理能源与可持续发展计算题

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）．试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8× 10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少?
（3）若用天然气来提供2.8×l0⁷J的热量，需完全燃烧多少m³的天然气．（天然气的热值为8.4×l0⁷J／m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收．保留两位小数．）

一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止。g=10N/kg）求：
（1）物体在纯水中所受的浮力；
（2）物体的体积：
（3）物体悬浮时盐水的密度。

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。

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？

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

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。

阅读以下短文，回答问题
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具有安全、节能、环保等优点。
如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为内能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。
请回答以下问题：

（1）太阳能属于_______（选择“一次能源”或“二次能源”）。玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度_______（选填“变大”“不变”“变小”）。
（2）玻璃吸热管内表面为何涂成黑色，请说明理由_____        __。
（3）将质量为100kg的水温度升高了50℃，求这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m²，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P=1.4×10³W/m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×10³J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少时间？

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？

经验表明，自制家用太阳能热水器——晒水箱的效率可达到50%。已知在地球表面晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射R为1.26×10³J/(m²·s)，如果晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始终是1.5m²，请计算要使水温上升30℃，需要多长时间？

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)

我国大部分地区每年的五六月，向阳的地方每平方米的面积在l h内可获得太阳的辐射能平均为3.6×10⁶J·有一种太阳能热水器，它接收太阳能的15根真空镀膜管总有效面积约为1.35m，，能把接收到的太阳能的50%转变为水的内能。请问:
(1)如果每天日照的时间为10 h，则可将质量为100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度?[水的比热容为4.2×l0³J/(kg·℃)]
(2)若改用1500W的电热水器，加热同样的水达到同样的温度，需要多长时间?(设电热水器无热损失)

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？

如图为农村利用生物质能的常用方式——沼气．它是利用农作物的秸秆进行发酵，产生沼气（主要成分是甲烷）．请你观察图中沼气的产生和使用过程，说明其中发生了哪些能量转化．

（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？ 

能源是当今世界最关注的问题之一，世界上的煤、石油和天然气等能源在不久的将来将被消耗殆尽。现在都在大力开发和推广清洁的能源。风力发电已经被广泛运用。如图是某风力发电场的外景。

（1）、在煤、石油、风能、天然气中属于可再生能源的是                。
（2）、图乙中的          图是发电机的原理图。
（3）当风速为10m/s时，一台风机1min内可获得的动能是2.4×10⁶J，若其中的20%转化为电能，这台风机的发电功率。
（4）这台风机工作1h所发电能相当于完全燃烧多少kg标准煤（煤的热值为3.0×l0⁷J／kg）
（5）通过本题的讨论，请你举一例，说明能量转化与转移有一定的方向性。