初中物理能源与可持续发展综合题

我国湘潭电机厂研制的直驱型风力发电机组处于国际领先地位。
（1）风能作为一种清洁的       能源（选填“可再生”或“不可再生”）其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能大10倍。直驱型风力发电机是将风的         能转化成         的装置。 
（2）我国仅陆地上一天的风能就有大约1.8×10¹⁶J，这相当于多少吨热值为3×10⁷J/kg的煤完全燃烧所放出的热量？

我国属于缺水国家，今年来我国云南、贵州、四川等地出现严重干旱.节约用水应从我做起，请你写出日常生活中的一项节水措施____________________________。

柴薪作为第一次技术革命的主要能源，一直使用至今，我们可以无限制地使用它。                                                     （   ）

钻木取火是人类在能量转化方面的第二次技术革命，它使人们从利用自然火转变为利用人工火。                                         （   ）

随着生产和技术的发展，人们已经开始将太阳能转化为其它形式的能加以利用。目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用吸光性好的材料制成太阳能集热器，实现给水或其它介质加热；另一种是利用半导体材料制成太阳能电池，这种电池目前已用于人造地球卫星、太阳能汽车等。

太阳能作为一种新能源，具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，又给大规模利用太阳能带来新的技术课题。

如图是试验中的无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源。

（1）太阳能电池工作时，是将太阳能转化为 　    　。

（2）技术人员可以通过 　    　远程操控汽车（选填"超声波"、"次声波"或"电磁波"）。

（3）太阳能属于 　    　能源（选填"可再生"或"不可再生"）。

（4）太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平。汽车高速行驶时对地面的压力 　    　汽车静止时对地面的压力（选填"大于"、"等于"或"小于"）。

（5）请你说出太阳能的一条优点： 　    　。

化石能源是不可再生能源，也是一次能源。（ ）

新华网重庆3月31日电，3月31日1时35分，从缅甸曼德勒起飞的全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”，在飞越群山，历经约20小时30分航行1500公里后，犹如一只巨大的风筝，安静地降落在重庆江北国际机场。
“阳光动力2号”是瑞士设计的一款能够在不添加任何燃料、不排放任何污染物的情况下昼夜飞行的飞机，机身使用的碳纤维蜂窝夹层材料，每立方米质量仅25克，机翼有72米，质量仅有2300千克，和一辆小汽车相当。机翼上装载的17248块太阳能电池板为飞机提供了持续的可再生能源。这些电池板每块仅厚135μm，相当于人类的一根头发丝。从上述可知:
（1）太阳能电池板的作用是将          能转化为电能。
（2）135μm=       m.
（3）“阳光动力2号”从曼德勒飞到重庆的平均速度     km/h。
（4）在飞行过程中，以            为参照物飞行员是运动的。
（5）机翼制成图乙所示的形状，使得飞机在飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，所以下方空气的压强            上方空气的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（6）飞机与地面之间的信息传播是通过                波来实现实，这种波在空气中的传播速度大约是                m/s。

阅读短文，回答问题：
核 能 的 利 用
在常规化石能源非常紧缺的今天，核能受到越来越高度的重视，如今美国电力的21%是来自核电．核电站的大体组成如图所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸汽，水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换．

请在下面的空格中填上适当的内容：
（1）从能源的分类来看，核能是属于_______。（填“一次能源”或“二次能源”）
（2）发电机发电时是让线圈在____中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为        现象。
（3）核电站所需的核能是利用原子核                    （填“裂变”或“聚变”）所产生的。该变化是                。（填“可控”或“不可控”）
（4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×10⁶t的煤炭。则6×10⁶t的煤炭完全燃烧放出的热量是        J (煤炭的热值为3×10⁷J/kg)。
（5）核电站的核废料具有           性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何在开发新能源，又注意环境的保护，是人类面临的一大课题．

演绎式探究 $-$探究太阳的引力系数：

（1）宇宙中任何两个物体之间都存在万有引力，万有引力的大小 $F_{引}=G\frac{m_1{m}_2}{r^2}$，其中 $m_1$、 $m_2$分别为两个物体间的距离，万有引力常数 $G=6.67\times {10}^{-11}N·m^2/k{g}^2$．物体间引力和距离一定时，两个物体质量 $m_1$、 $m_2$分的关系可以用如图中图线　 $b$　来表示。

（2）行星绕恒星的运动可以近似地看作匀速圆周运动。行星受到一个恒定的指向恒星的向心力，向心力的大小 $F_{向}=m{\omega }^{2}r$，其中 $m$为行星质量， $r$为两星之间的距离， $\omega$为行星做圆周运动的角速度，其大小等于单位时间内行星与恒星连线转过的角度。行星绕恒星运动一周所用的时间用周期 $T$表示，角速度 $\omega$与转动周期 $T$的关系为： $\omega =\frac{2\pi }{T}$．行星所受向心力 $F_{向}$的大小等于恒星对行星的引力 $F_{引}$的大小。

每个星球对在它表面附件的物体都存在引力，引力与物体质量的比值叫作引力系数，用 $g$表示，我们学过地球的引力系数 $g_{地}=10N/\mathit{kg}$。对于每个星球来讲，下列公式成立： $R^{2}g=\mathit{GM}$，其中 $R$为星球半径， $g$为星球引力系数， $M$为星球质量，万有引力常数 $G=6.67\times {10}^{-11}N·m^2/k{g}^2$。

已知地球质量为 $m$，地球到太阳的距离为 $L$，太阳半径为 $R$，地球的公转周期为 $T$．请你推导出太阳的引力系数 $g_{日}=\frac{4{\pi }^2{L}^3}{R^2{T}^2}$。

如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落在重庆江北国际机场，并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动。“阳光动力”2号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在白天吸收能量。此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行。虽然“阳光动力”2号体积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m，最高时速为140km/h。请参照示例写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。

例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场
物理知识：降落过程中机械能减小
作答：物理信息：____________________________________
物理知识：____________________________________

小科是有名的“科学迷”他爱观察，勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多科学知识。
⑴机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于“吸盘”，可以防止豆浆机在打浆时位置发生移动。“吸盘”利用           起固定作用。
⑵小科想比较一下豆浆的密度与水的密度哪个大，但手中没有密度计，也没有天平和量筒。于是小科用同一支筷子，                                                     的密度大。

目前人类正在积极开发和利用太阳能，例如太阳能热水器，某一太阳能热水器2h内平均使质量为36kg的水从20℃升高到30℃。
(1)请写出一条太阳能的优点：                                              。
(2)求热水器中水吸收的热量是多少？

电容器是电气设备中的重要元件，是储存电荷的装置。两个相距很近又彼此绝缘的平行金属板就形成一个最简单的电容器。在电路图中用符号“”表示。

（1）如图电路，开关置于 $a$时，电容器的一个极板与电源的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板将分别带上等量异种电荷，这个过程叫做电容器充电，电容器一个极板所带电荷量的绝对值叫做电容器所带的电荷量。开关置于 $b$时，充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做电容器放电。放电过程中，经过电流表的电流方向为　       　（选填“ $M$到 $N$或“ $N$到 $M$” $)$

（2）当开关置于 $a$时，通过改变电源电压来改变电容器两极板间的电压 $U$，电容器所带的电荷量 $Q$也随之改变。实验数据如表：

次数	1	2	3	4
电压	4.0	8.0	12.0	16.0
电荷量 $Q/C$	$4.04\times {10}^{-3}$	$8.00\times {10}^{-3}$	$12.14\times {10}^{-3}$	$16.32\times {10}^{-3}$
$\frac{Q}{U}/(C$． $V^{-1})$	$1.01\times {10}^{-3}$	$1.00\times {10}^{-3}$	$1.01\times {10}^{-3}$	$1.02\times {10}^{-3}$

实验表明，在误差允许的范围内，这个电容器所带的电荷量 $Q$与两极板间的电压 $U$的比值是一个常量。换用不同的电容器，这个比值一般是不同的。

电容器所带的电荷量 $Q$与两极板间电压 $U$的比值叫做电容器的电容，用符号 $C$表示，表达式为 $C=\frac{Q}{U}$．在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号是 $F$． $1F=1C/V$

①电容器两极板间电压减小，它的电容　        　。

②上述电路中，若电源电压为 $9V$，换用电容为 $3.0\times {10}^{-12}F$的电容器，充电完毕后再进行放电，在全部放电过程中释放的电荷量是　         　库。

学习浮力知识后，小刚用一根粗细均匀的吸管自制了一支密度计。他在吸管的下端装入适量的钢珠后用蜡封住并使底部平整。做好后测出该密度计的总质量为2.4g，吸管总长为0.12m 。
（1）如图所示是小刚将该密度计放入水中静止时的情形，A是他在吸管上标记的此时水面的位置。则图
中密度计受到的浮力是         N。

（2）若将该密度计从水中取出擦干、放到密度为1.1×10³kg/m³的盐水中，漂浮时密度计受到的浮力为        N，此时吸管上盐水液面的位置在A的      （选填“上 方”或“下方”）。
（3）小刚将自制好的的密度计放入另一种液体中，沉到容器底，不好测量这种液体密度，如图，可采取
的办法是                        。