能源的利用——综合计算 专项训练 课件 --2023-2024学年人教版物理九年级下学期

能源的利用——综合计算 专项训练 第二十二章 能源与可持续发展 人教版 九年级全一册 1．【2023·枣庄】太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106 J的太阳能，若热水器吸收8 h的太阳能，可以使质量为100 kg的水温度升高50 ℃。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝3.5×107 J/m3。求： 素养集训 (1)水吸收的热量； 解：水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J。 (2)该太阳能热水器的效率； (3)若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少立方米的天然气。 2．1938年，科学家首次用中子轰击比较大的原子核，使其发生裂变，变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1 kg铀核全部裂变释放的能量超过2 000 t煤完全燃烧释放的能量。煤的热值为3×107 J/kg，则1 kg铀全部裂变释放的能量至少为多少焦？ 解：Q＝qm＝3×107 J/kg×2 000×103 kg＝6×1013 J。 3．浙江省首个单位大容量太阳能光伏发电系统在义乌市国际商贸城四区并网发电(如图甲)。该项目的启动，显示了义乌“敢为人先”的眼光和勇气。图乙是太阳能光伏发电系统工作示意图。 (1)太阳能收集板的能量转化情况是____________________。 (2)为最大限度让太阳能电池板接收阳光，根据义乌的地理位置，应将它的正面朝________(填“东”“西”“南”或“北”)。 太阳(或光)能转化为电能 南 (3)商贸城部分区块的商位和通道亮起了利用太阳能光伏发电系统供电的“低碳灯”，根据跟踪记录，某日为晴天，国际商贸城太阳能光伏发电系统共发电5 100 kW·h，则可供多少盏额定功率为100 W的“低碳灯”正常工作一小时？ 4．【2023•河池模拟】如图所示是太阳能LED路灯，白天有日照时，电池板将太阳能转化为电能并储存在锂电池中，晚上锂电池给LED路灯系统供电提供照明。已知：太阳能电池板输出参数为“20 V　5 A”， 有效面积为0.5 m2；正常日照时，太阳每秒 辐射到每平方米电池板上的能量为0.8×103 J (即为0.8×103 W/m2)。 (1)若每天正常日照8 h，锂电池一天可以储存多少电能？ 解：若每天正常日照8 h，锂电池一天可以储存的电能 W＝UIt＝20 V×5 A×8×3 600 s＝2.88×106 J。 (2)该太阳能电池板的光电转换效率为多少？ 解：由太阳每秒辐射到每平方米电池板上的能量为0.8×103 J知，每秒辐射到该太阳能电池板的能量 W总＝1 s×0.5 m2×0.8×103 W/m2＝4×102 J， 由太阳能电池板输出参数为“20 V　5 A”知，每秒该太阳能电池板输出的能量W有用＝UIt′＝20 V×5 A×1 s＝100 J， 光电转换效率 (3)若路灯每晚从20：00持续工作到凌晨5：00，为了节能，LED路灯系统安装雷达感应装置，20：00至24：00人群活动密集时功率为20 W，24：00至凌晨5：00夜深人静时功率为4 W，已知锂电池最多能储存3.24×106 J的电能，则充满电可以提供LED路灯系统在阴雨天(无日照)持续工作多少个晚上？ 5．6月5日是世界环境日，低碳排放、保护地球是当今世界的主题，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。 (1)在能源家族中，风能、太阳能、水能都属于________(填“可再生”或“不可再生”)能源，它们的开发和利用可以减少大量化石能源的生产和消费所导致的生态破坏与严重环境污染。 可再生 (2)为实现减排目标，国家大力推广风力、水力发电。如图所示的是我国西部某处风力发电场的壮观画面。假如装机总功率为4.2×106 kW的风力发电场项目全面建成后，所有机组发电1 h，可提供多少千瓦时电能？若这些电能全部转化为水的内能，那么可以把多少 千克的水从28 ℃加热至沸腾(在标准大气 压下)？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)] 6．为解决某偏远山区的用电困难，利用当地水力资源丰富的特点，扶贫工作队筹措资金为当地建设了一座小型水力发电站，让水坝的水下泄时冲击水轮发电机发电，供当地居民生活所需。若水从10 m高处下泄，每小时下泄量为7.2×106 kg, g取10 N/kg。 (1)每小时水的重力做的功W为多少？ 解：每小时下泄水量为7.2×106 kg，则这些水的重力 G＝mg＝7.2×106 kg×10 N/kg＝7.2×107 N， 每小时水的重力做的功 W＝Gh＝7.2×107 N×10 m＝7.2×108 J。 (2)若水的重力做的功有80%转化为电能，发电机的发电功率P是多少？ 解：获得的太阳能E＝7.0×106 J/h×8 h＝5.6×107 J， 则太阳能热水器的效率η＝×100%＝×100%＝37.5%。 解：天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝2.1×107 J， 由Q放＝Vq可知，需要完全燃烧天然气的体积V＝＝＝0.6 m3。 解：W＝Pt＝100×10－3 kW×1 h＝0.1 kW·h， n＝＝51 000(盏)。 η＝×100%＝×100%＝25%。 解：LED路灯系统每个晚上所消耗的能量为W＝20 W× 4×3 600 s＋4 W×5×3 600 s＝3.6×105 J，充满电的锂电池可以提供LED路灯系统在阴雨天(无日照)持续工作天数为＝9(天)。 解：提供的电能W＝Pt＝4.2×106 kW×1 h＝4.2×106 kW·h。 Q吸＝W＝4.2×106 kW·h＝1.512×1013 J， 由Q吸＝cm(t－t0)得 m＝＝＝5×107 kg。 解：产生的电能W电＝80%×W＝80%×7.2×108 J＝5.76×108 J， 则发电机的发电功率P＝＝＝1.6×105W。 $$