22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

01 课堂5分钟 02 基础巩固 04 拓展培优 03 能力提升 第二十二章　能源与可持续发展 第3节　跨学科实践：为节约能源设计方案 1. (20分)开发新能源是本世纪人类关注的热点之一.除了开发新能 源，我们还应该从节约身边的能源做起.图中符合节约能源且安全的 做法是(　B　) B A.冰箱开门后 门不关好 B.白天尽量采 用自然光 C.用煤气 灶取暖 D.每次只洗 一件衣服 2. (20分)节能降碳是积极稳妥推进碳达峰碳中和、全面推进美丽中 国建设、促进经济社会发展全面绿色转型的重要举措.下列说法正确 且符合节能降碳要求的是(　D　) A. 大力推广使用一次性餐具 B. 新能源汽车中用到的氢能、太阳能、压缩天然气等能源，均属于 二次能源 C. 目前，核电站利用核聚变释放的能量发电 D. 大力推广风能、太阳能发电 D 3. (20分)低碳生活是指生活作息时所消耗的能源要尽量减少，从而 减少二氧化碳的排放量.“低碳生活”已逐渐被人们接受并付诸行动，节能减排已成共识. (1)下列不符合“低碳生活”标准的是 (填字母). A. 少乘电梯、多走楼梯 B. 多用洗衣机洗衣服，少用手洗 C. 安装使用太阳能热水器 D. 看完电视关掉电源，不让其处于待机状态 B　 (2)研究表明，利用垃圾作为燃料建立发电厂，每燃烧1 t生活垃圾可 以发电225 kW·h.这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果.位 于某市的垃圾发电厂有2台功率均为7.5×103 kW的发电机组.若这些 机组平均每天工作12 h，则一天可以处理 t生活垃圾. 800　 4. (40分)在我国城市中，近距离出行时，共享单车因为环保便捷已 成为人们喜爱的交通工具.如图所示的共享单车，它具有GPS定位功 能，方便人们用手机寻找到附近“共享单车”的具体位置，它的前 货仓底板是一个太阳能电池板，为GPS功能供电. (1)太阳能电池板工作时，把光能转化为 能.GPS工作是靠 ⁠ 来实现定位的. 电　 电 磁波　 (2)王老师上班骑车的平均速度为15 km/h，骑行时间为20 min，比以 前开汽车走相同的路上班要减少二氧化碳排放 kg.(王老师开 汽车上班的油耗为10 L/100 km，燃烧1 L汽油要排放二氧化碳2.4kg) (3)当今社会倡导“绿色环保，节能减排”，请你就此提出一个生活 中应用的小妙招： ⁠ ⁠. 1.2　 尽量不使用塑料袋(或随手关灯，答案合理即可) 　 1. 如图所示，碳的耗用量称为“碳足迹”.一般情况下，排放的二氧 化碳越多，碳足迹就越大.碳足迹的计算包括用于电力、建设、运输 等方面的能源，以及我们所使用的消耗品.以下做法可以减少“碳足 迹”的是(　A　) A. 减少一次性餐具的使用 B. 以私家车出行代替公共交通工具 C. 大量使用天然气等燃料 D. 将生活垃圾进行焚烧处理 A 2. [科学态度与责任]节约资源是我国的基本国策，下列关于节约资 源说法正确的是(　A　) A. 虽然地球储水量大，但可利用的淡水在减少，所以要节约用水 B. 平时家里无人时，应该断开电冰箱电源 C. 太阳能取之不尽用之不竭，所以使用太阳能热水器不必节约 D. LED灯功率小耗电少，所以无人时也可以不关 A 3. 如图是某电动汽车充电站的一排充电桩，这些充电桩是 (选 填“串”或“并”)联的；若充电站充电价格是每度电为1.6元，一 次充满50度电池容量的电动车的用电成本至少是 元.电动汽车 较燃油车有哪些优点： (写 出一点即可). 并　 80　 节约能源(或行驶费用低，或环保等)　 4. 为落实中国对世界承诺的节能减排目标，加强政策扶持新能源经 济战略，国家相关部委推出太阳能屋顶计划(如图所示).太阳能电池 板的参数如下表所示，其中光电转换效率是指太阳能电池板将光能 转化为电能的效率.[煤的热值q＝3×107 J/kg，水的比热容c＝ 4.2×103 J/(kg·℃)] 太阳能 电池板 平均输出功率 200 W 一块电池板面积 1.6 m2 光电转换效率 10％ (1)若中午时分，太阳能电池板单位面积上单位时间接收到的光能为 2 500 J，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？ 解：(1)太阳每秒钟照射到电池板每平方米面积上的光能为2 500 J，电池板面积1.6 m2，光电转换效率10％，所以太阳能电池板输出电能的实际功率 P输出＝2 500 J/(s·m2)×1.6 m2×10％＝400 W (2)小明家的屋顶面积达到200 m2，太阳能电池板依次相连平铺在屋 顶，理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为多大？ 解：(2)理论上他家屋顶日输出电能的平均功率 P输出'＝×200 m2＝2.5×104 W 解：(3)由P＝可知，小明家一天输出的电能W＝P输出't＝2.5×104 W × 8×3 600 s＝7.2×108 J，由η＝可知，煤完全燃烧需要放出的热量Q放＝ ＝＝1.8×109 J，由Q放＝mq可知，煤的质量m＝＝＝60 kg＝0.06 t，由题意知，Q吸＝Q放＝1.8×109 J，由Q吸＝cmΔt知，水温度升高的度数Δt＝＝≈51 ℃ (3)用太阳能发电代替发电效率为40％的火力发电站，按照第(2)问中 的条件，小明家一天(一天太阳能发电时间按8 h计算)理论上可节约 多少吨的煤？假设这些煤完全燃烧，可使8 400 kg的水温度升高多少 摄氏度？(结果保留整数) 答：略. 5. [物理学与工程实践]在跨学科实践课上，某小组开展了“设计太 阳能路灯照明系统”的项目化学习活动.下面是该小组同学交流的实 践过程，请帮助他们完成下列内容. 【项目分解】 (1)设计制作太阳能照明电路. (2)设计太阳能路灯照明系统. 【项目实施】 (1)小明先设计了如图甲所示的电路，连接好电路后，放到阳光下， 闭合开关灯泡发光.此电路中 提供电能. 太阳能板　 甲 (2)考虑到太阳能板只能在白天将太阳能转化为电能，路灯晚上实现 照明.因此需要此照明系统白天储能，晚上进行照明，于是增加了蓄 电池和光控开关(光控开关S在明亮环境自动接b，在较暗的环境自动 接a)来实现这一功能，设计电路如图乙所示.请简要 说明该路灯照明系统白天和晚上的工作过程： . ⁠ . ⁠ ⁠. 储存在蓄电池中，晚上，开关S接a，蓄电池给LED 灯供电，使LED灯发光(答案合理即可)　 天，开关S接b，太阳能电池板将太阳能转化为电能 白 乙 【项目拓展】 小明家附近的一条路想要安装100盏路灯，要求路灯高6 m，每晚照 明时间8 h；小组同学建议安装太阳能路灯，下表是小组成员为这条 路选用的路灯的元件及参数，蓄电池的电池容量由功率和时间相乘 得到[如果功率单位用瓦特(W)，时间单位用小时(h)，电池的容量就 为瓦特小时(W·h)]. 太阳能路灯部分技术参数表 灯杆 灯杆高6 m，灯臂长1 m LED灯 12 V/30 W 太阳能板 单晶片电池板12 V/70 W 蓄电池 直流电压12 V，电池容量900 W·h (1)根据以上信息可知蓄电池的容量900 W·h＝ J，由于 阴天阳光不足，太阳能电池板几乎无法给蓄电池充电，这个太阳能 照明系统能够在连续阴天的情况下至少保证 ⁠天晚上的正常照明 (假设蓄电池能够释放储存的全部电能). (2)请写出相比于普通路灯，太阳能路灯的优点： ⁠ (写出一条即可). 3.24×106　 3　 节能(或环保，或 无污染等)　 $$