实践 设计一个节能方案（重难点训练）物理新教材沪科版九年级全一册

实践 设计一个节能方案 一．实践 设计一个节能方案(共20小题) 1.“地球一小时”活动，号召人们在每年月最后一个星期六关灯一小时，以响应节能减排的环保要求，每节约一度电可以减少的排放，在日常生活中度电可以使(     ) A. 的电视机正常工作 B. 的日光灯正常工作 C. 的电风扇正常工作 D. 的电吹风机正常工作 2.襄阳某学校开展“节约一度电”跨学科实践活动。下列分析不正确的是(     ) A. 一度电等于焦耳的能量 B. 一度电可以让“”的洗衣机工作小时 C. 用电热水器对水加热，一度电可使的水升温 D. 一度电用来看电视功率是可以观看小时 3.“节约能源，人人有责”，上晚自习时同学们发现教室里的投影仪还开着却没有使用，于是主动关掉了投影仪，则教室电路的(     ) A. 总电阻不变 B. 总电流减小 C. 总电压增大 D. 总功率不变 4.由于导线存在电阻，电流通过导线时会因电流的______效应而造成能量损耗。岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，在超导状态下，导体的电阻为______。已知某段输电线路电流为，电阻为，若以超导电缆替代该线路的电缆输电，可节约电能______。 5.标有“”字样的灯正常发光时的电流为          ，电源电压为，为使灯正常发光，需串联一只          的电阻与普通的小灯泡相比，在达到相同亮度的条件下，假设灯可以节约的电能，则该灯与          的小灯泡亮度相当，灯主要是用          纳米材料超导材料半导体材料制成的． 6.灯广泛应用于居家照明、城市夜景美化等，制作灯的材料是______半导体超导体，若“”的灯可节约的电能，则灯与功率为______的普通白炽灯亮度相当；小明家的电能表如图，该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率为______；小明发现某用电器工作时，电能表的指示灯在内闪烁了次，这段时间内电路消耗的电能为______；他将额定功率为，烧水效率为的电热水壶单独接入电路中，该电热水壶正常工作，则在一个标准大气压下，要将水从加热至沸腾，需要______。 7.小明家电能表面板如图所示，图中电能表示数为______。家里刚新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作，电能表的指示灯闪烁了次，则该空调的实际电功率为______。如果每天坚持少开该空调一个小时，一月按照天能够节约电能______。 8.一只标有“”的灯正常工作消耗的电能为______，若家中只有这只灯工作，标有“”的电能表指示灯闪烁______次。它正常发光时与一只“”的大功率射灯正常发光时亮度相当，若两灯都正常工作，使用灯比使用大功率射灯节约______的电能；若大功率射灯正常发光效率为，则灯正常发光时的效率为______。 9.如图所示，是一款风光互补路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯。 风光互补系统利用的太阳能和风能都属于______能源。选填“可再生”或“不可再生” 风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，请你写出风力发电并储存到蓄电池组的两个过程中涉及到的主要能量转化是______。 用一套照明效果相当的风光互补路灯替换额定功率为的常规路灯，一年所节约度的电能可以使额定功率为的空调正常工作大约______小时。 10. 如图海油观澜号是中国首个深远海浮式风电平台，在水中漂浮并捕捉风能发电。海油观澜号由浮式基础和风机组成，总质量达，风机上装有大扇叶，在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成绿色电力，年发电量达。 从能源的视角来看，发电机将风能机械能转化为______能，风能属于______选填“可再生”或“不可再生”能源。 当海风从左向右水平吹向水平扇叶时，______表面选填“上”或“下”流速比较快，水平扇叶将______选填“顺时针”或“逆时针”转动； 风平浪静叶片不动时，海油观澜号在水中漂浮，浮力等于______，排开海水的体积是______；海水密度取 海油观澜号投产使用一年可以产生电能______，用来代替发电效率为的煤炭发电站，一年可以节约煤炭的质量是______。 11. 在跨学科实践课上，某小组开展了“设计户外照明装置”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请你帮助他们完成下列内容： 【项目分解】 设计户外照明电路。 选取照明装置材料。 【项目实施】 设计户外照明电路。 小组同学使用的器材包括：规格相同的小灯泡两个，导线若干，电源一个，开关两个。利用上述器材，小组同学设计了如图甲所示的电路，闭合开关后灯泡发光，但亮度无法改变。请利用现有器材，在图乙中改进电路设计，使该装置有两种亮度，以满足不同的照明需求。在你改进的电路设计中，有一种亮度与原方案的亮度相同，另一种亮度比原方案的亮度______选填“亮”或“暗”，原因是______。 选取照明装置材料。 小组到市场做了调查，发现市场上常用的照明灯有白炽灯、节能灯和灯三种，如图丙所示。在相同面积的房间、相同照明效果下，三种灯的具体数据如表： 灯泡种类 电功率 平均使用寿命 价格元 适用面积 电费说明 白炽灯 元 节能灯 灯 分析表格数据，从经济的角度你推荐小组选用______灯，理由是______。 【项目拓展】 有同学上网查阅资料，发现不同照明灯的发光效率不同。某白炽灯工作时的能量转化如图丁所示，则该白炽灯的发光效率是______。 12.随着人工智能的兴起，小文和屈原在视频对话时，屈原问到“圜则九重，孰营度之？”随即“问天”兴趣小组畅想未来有一天人类能够登陆火星，他们为航天员设计了一款航天服，既能保温又能照明。其简化电路如图所示，若电源电压恒为，发热电阻的阻值为，小灯泡标有“”。小灯泡的电阻随温度的变化可忽略不计，闭合开关、。 通过发热电阻的电流是多少？ 小灯泡的电阻是多少？ 发热电阻的电功率是多少？ 为了节约用电，兴趣小组的同学将开关更换为光敏开关，当光照强度大于时，开关会自动断开光照强度是指单位面积上所接受可见光的光通量。假设某时段火星表面的光照强度随时间的变化如图所示，则从内航天服消耗的电能是多少？ 13.阅读短文，回答问题。 智能电动汽车 如图所示是某款智能电动汽车，电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。该款智能电动汽车支持多种充电方式，快充即可将电池容量由充至；慢充小时即可将电池容量由充至。无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，否则该款智能电动汽车拒绝接受充电。 能量回收系统是该款智能电动汽车的智慧功能，当司机高速行车过程中松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就能够给汽车的电池充电。 该车的部分参数如表所示： 项目 参数 电池能量密度 电池容量 电池电压 该车能量回收系统启动时，驱动电机将______能转化为电能； 无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，这是为了______填字母； A.避免漏电； B.防止触电； C.减少充电时间； D.节约电能； 该车的动力电池最多能储存______的能量； 该车配备的电池质量是______； 该车慢充时的平均充电功率为______，在一段时间内充电电流为，则当时的充电桩输出电压为______不计充电时的能量损失。 14.我市部分交通道路上使用了太阳能路灯，它无需电网供电，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示。 太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于______选填“导体”“半导体”或“超导体”； 这套路灯中两只灯并联连接，灯上标有“”字样，两个灯正常发光时，通过光控开关的电流是多少？ 一套路灯与一只的传统路灯发光亮度相同，那么用套路灯替换传统路灯，每天正常工作小时可节约多少度电？ 某一家庭年耗电，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为，太阳能电池板转换效率为，按年天，每天光照计算，同时配有高效假设蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是多少？ 15.春节期间，云云网购了一些小彩灯，在自家客厅实施节日亮化工程。她发现每个小彩灯上都有“”的标识，查阅资料并问询客服后，得知了这种小彩灯的图像如图所示。 现将这些小彩灯接入家庭电路使用，要求所有小彩灯能够发光且保证电路安全，至少需要______个小彩灯______选填“串”或“并联”组成。 一个这种小彩灯正常工作分钟，消耗的电能是多少？ 装饰小彩灯后，云云家春节期间节约用电，这些电能理论上可让的水温度升高多少？【不计热量损失，】 16. 为加强政策扶持新能源战略，国家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，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。 平均输出功率 电池板面积 光电转换效率 若中午时分，太阳能电池板面积上接收到的光能为，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？ 若小明家的屋顶面积为，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？ 用太阳能发电替代发电效率为的火力发电站，按照第问中的条件，小明家一天一天太阳能发电时间按计算理论上可节约多少吨的煤？煤的热值 17.阅读灯并回答题 灯 灯又叫发光二极管，它主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴电光源，是极具发展前途的新光源。 灯的主要部分是高亮度白色发光二极管，发光二极管只是二极管中的一种，二极管的电路图符号是“”，由于二极管具有单导电性，所以当电流从二极管的正极流进二极管时，二极管导通；而电流从二极管的负极流入时，二极管断路，不会有电流通过二极管。 与传统的白炽灯、卤素灯、荧光灯相比，灯具有许多不同之处。首先，灯基本上是一块很小的芯片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小而轻。其次，由于白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光，所以白炽灯在使用时约以上的电能都转化成了内能，只有不足的电能才真正转化成我们需要的光能，而灯可以直接把电能转化为光能，它的转化效率可达到以上。第三，从使用寿命来看，普通白炽灯的额定寿命约，荧光灯的额定寿命约，而灯的额定寿命约。另外，与荧光灯相比，灯不含汞等有害元素，更加环保，利于回收。 请根据上述材料，回答下列问题。 为了探究发光二极管的导电性，连接了如图甲、乙所示的两个电路，在没有电路故障时，闭合开关，能点亮发光二极管的是_____选填“甲”或“乙”图； 灯可以把电能直接转化为_____能，它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换时损耗的能量较白炽灯_____选填“高”或“低”； 的灯和的卤素灯正常发光时亮度相同，某公园为了节约能源，将公园的路灯由盏的卤素灯全部换成的灯。假设每天照明，使用灯后，每天可以节约电能_____。 18.阅读短文，回答问题。 风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，为了节能，该路灯采用灯照明，下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 风力发电机 太阳能电池板 最小启动风速 电池板面积 最小充电风速 光电转化效率 最大限制风速 最大输出功率 有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，此过程电能转化为________能。 已知风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为，此时风速为________。 风力发电机是利用________原理进行发电。当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为时，太阳能电池板的输出功率为________。 某风电场也使用风力发电，如果相同的输电线，输送相同的电功率，从减少输电线上的电能损失、确保供电来看，在甲和乙两种高压输电方案中应选用________输电方案，甲、乙两种方案的电能损失之比为________。 19. 某学习小组开展了“设计隔热节能房屋”跨学科实践活动。 为了比较材料的隔热性能，找到厚度相等的三种材料，制成完全相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光，房屋位置如图甲所示，将温度传感器分别放在房屋模型______选填“内”或“外”部的相同位置。闭合白炽灯开关，每隔分钟，测量三个房屋模型的温度。 甲图中三个小屋的摆放位置不合理，原因是：______。 优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析，学习小组应选择______做房屋的隔热材料。 该小组了解到有一款空气能热水器，其工作原理如图丙所示。当室外温度较高时水只需要从冷凝管中吸热；当室外温度低或需要快速制热时，热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热，从而缩短加热时间。其中水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能不含辅热器消耗电能的比值记为。 在某一环境温度下，空气能热水器水箱中装入初温为的水，关闭其它用电器，记录电能表的示数为，启动空气能热水器辅热器不工作，后，水温达到，电能表的示数如图丁所示，则这消耗的电能为______。此过程中，空气能热水器的电功率为______，则该空气能热水器的值为______。 为了将题中的加热时间缩短至，需要启动水箱中的辅热器加热。若值和电功率不含辅热器的电功率均不变，辅热器两端的电压是，加热效率是，则该辅热器中电阻丝的阻值为______。 20.某实践小组设计了一款“环保节能生态小屋”，小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的。有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电。在强风或者晴天时，两种发电装置发出的电能若不能立刻用完，会将一部分电能充入蓄电池组中。 风力发电机参数如表所示。已知蓄电池组的质量为，电池能量密度为，电池的能量密度是指电池平均单位质量所能储存的电能。为了增加蓄电池的使用寿命，在充电至蓄电池组容量的时停止充电，放电余留时停止放电。 风速 内获得的风能 风电转化效率 太阳能是______选填“可再生”或“不可再生”能源；对蓄电池进行充电时，蓄电池相当于______选填“电源”或“用电器”。 按照每天平均以的风速发电计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少的电能？ 在风速为，晴朗的一天启动能源系统工作。已知该太阳能电池板面积上接收到的太阳平均辐射功率为，太阳能板面积为，光电转化效率为。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为，请通过计算判断这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 实践 设计一个节能方案 一．实践 设计一个节能方案(共20小题) 1.“地球一小时”活动，号召人们在每年月最后一个星期六关灯一小时，以响应节能减排的环保要求，每节约一度电可以减少的排放，在日常生活中度电可以使(     ) A. 的电视机正常工作 B. 的日光灯正常工作 C. 的电风扇正常工作 D. 的电吹风机正常工作 【答案】C  【解析】解：的电视机正常工作消耗的电能，故A错误； B.的日光灯正常工作消耗的电能，故B错误； C.的电风扇正常工作消耗的电能，故C正确； D.的电吹风机正常工作消耗的电能，故D错误。 故选：。 2.襄阳某学校开展“节约一度电”跨学科实践活动。下列分析不正确的是(     ) A. 一度电等于焦耳的能量 B. 一度电可以让“”的洗衣机工作小时 C. 用电热水器对水加热，一度电可使的水升温 D. 一度电用来看电视功率是可以观看小时 【答案】C  【解析】解：、一度电即为，而，故A正确； B.“ ”的洗衣机工作小时消耗的电能为： ，即消耗一度电，故B正确； C.水升温消耗的电能为： ， 即超过了一度电，故C错误； D.电视功率是观看小时消耗的电能为： ，即消耗一度电，故D正确； 故选：。 3.“节约能源，人人有责”，上晚自习时同学们发现教室里的投影仪还开着却没有使用，于是主动关掉了投影仪，则教室电路的(     ) A. 总电阻不变 B. 总电流减小 C. 总电压增大 D. 总功率不变 【答案】B  【解析】解：教室内各用电器是并联的，主动关掉了投影仪后，实际上断开了一条支路，电路的总电阻增大，总电压不变，由欧姆定律可知总电流减小，由可知电功率变小，故ACD错误，B正确。 故选：。 4.由于导线存在电阻，电流通过导线时会因电流的______效应而造成能量损耗。岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，在超导状态下，导体的电阻为______。已知某段输电线路电流为，电阻为，若以超导电缆替代该线路的电缆输电，可节约电能______。 【答案】热      【解析】解：由于导线也存在电阻，电流通过导线时会因电流的热效应而造成大量的电能损耗； 由超导体的特点可知，在超导状态下，导体的电阻为零； 导线上损失的电能转化为内能；导线电阻为，若用超导电缆代替该线路，可节约的电能：。 故答案为：热；；。 5.标有“”字样的灯正常发光时的电流为          ，电源电压为，为使灯正常发光，需串联一只          的电阻与普通的小灯泡相比，在达到相同亮度的条件下，假设灯可以节约的电能，则该灯与          的小灯泡亮度相当，灯主要是用          纳米材料超导材料半导体材料制成的． 【答案】；；；半导体材料  【解析】由可得，灯正常发光时的电流：； 电源的电压时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，串联电阻两端的电压：， 因串联电路中各处的电流相等，所以，由可得，串联电阻的阻值：； 设两种灯泡正常发光的时间为，由可得，消耗的电能为，小灯泡消耗的电能为，因在达到相同亮度的条件下，灯可以节约的电能，所以，，解得：； 灯主要是用半导体材料制成的。 6.灯广泛应用于居家照明、城市夜景美化等，制作灯的材料是______半导体超导体，若“”的灯可节约的电能，则灯与功率为______的普通白炽灯亮度相当；小明家的电能表如图，该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率为______；小明发现某用电器工作时，电能表的指示灯在内闪烁了次，这段时间内电路消耗的电能为______；他将额定功率为，烧水效率为的电热水壶单独接入电路中，该电热水壶正常工作，则在一个标准大气压下，要将水从加热至沸腾，需要______。 【答案】半导体          【解析】解：制作灯的材料是导电性能介于导体和绝缘体之间的半导体材料； 根据题意可知，普通白炽灯的功率：； 由图可知，电能表的工作电压，额定最大电流，则该家庭电路中允许同时使用的用电器最大总功率：； 表示电路中用电器每消耗的电能，电能表的指示灯闪烁次， 则电能表的指示灯闪烁次，电路消耗的电能：； 由可知，水的质量：， 一个标准大气压下，水的沸点是， 水吸收的热量：， 由可知，电热水壶消耗的电能：， 由可知，加热需要的时间：。 故答案为：半导体；；；；。 7.小明家电能表面板如图所示，图中电能表示数为______。家里刚新添置一台空调并接入该电能表中，让其单独工作，电能表的指示灯闪烁了次，则该空调的实际电功率为______。如果每天坚持少开该空调一个小时，一月按照天能够节约电能______。 【答案】      【解析】解：由图可知，此时电能表的示数为； 表示电路中用电器每消耗的电能，电能表的指示灯闪烁次， 则指示灯闪烁次时，空调消耗的电能：， 空调的实际电功率：； 可节约用电：。 故答案为：；；。 8.一只标有“”的灯正常工作消耗的电能为______，若家中只有这只灯工作，标有“”的电能表指示灯闪烁______次。它正常发光时与一只“”的大功率射灯正常发光时亮度相当，若两灯都正常工作，使用灯比使用大功率射灯节约______的电能；若大功率射灯正常发光效率为，则灯正常发光时的效率为______。 【答案】        【解析】解：灯正常工作的电功率， 正常工作消耗的电能： ； “”表示电路中用电器每消耗的电能，电能表的指示灯闪烁次， 灯正常工作电能表指示灯闪烁次数： 次； 两灯都正常工作，使用灯比使用大功率射灯节约的电能： ； 灯与大功率射灯正常发光时亮度相当，即转化为的光能相等， 由效率公式可得： ， 解得灯正常发光效率为：。 故答案为：；；；。 9.如图所示，是一款风光互补路灯，它是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯。 风光互补系统利用的太阳能和风能都属于______能源。选填“可再生”或“不可再生” 风光互补发电应用系统，是利用太阳能电池方阵和风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，请你写出风力发电并储存到蓄电池组的两个过程中涉及到的主要能量转化是______。 用一套照明效果相当的风光互补路灯替换额定功率为的常规路灯，一年所节约度的电能可以使额定功率为的空调正常工作大约______小时。 【答案】可再生；  风能转化为电能；电能转化为化学能；    【解析】解：太阳能、风能属于可再生能源； 风力发电机工作时将风能转化为电能，同时对蓄电池充电，进而将电能转化为化学能存储到蓄电池组中； 根据题意知，用一套照明效果相当的风光互补路灯替换额定功率为的常规路灯，一年所节约的电能度， 额定功率为的空调正常工作的时间为：。 故答案为：可再生；风能转化为电能；电能转化为化学能；。 10. 如图海油观澜号是中国首个深远海浮式风电平台，在水中漂浮并捕捉风能发电。海油观澜号由浮式基础和风机组成，总质量达，风机上装有大扇叶，在风力带动下驱动机舱中的发电机转动，生成绿色电力，年发电量达。 从能源的视角来看，发电机将风能机械能转化为______能，风能属于______选填“可再生”或“不可再生”能源。 当海风从左向右水平吹向水平扇叶时，______表面选填“上”或“下”流速比较快，水平扇叶将______选填“顺时针”或“逆时针”转动； 风平浪静叶片不动时，海油观澜号在水中漂浮，浮力等于______，排开海水的体积是______；海水密度取 海油观澜号投产使用一年可以产生电能______，用来代替发电效率为的煤炭发电站，一年可以节约煤炭的质量是______。 【答案】电；可再生；  下；顺时针；  ；；  ；  【解析】解：发电机工作原理是电磁感应，将风能机械能转化为电能。风能可以源源不断从自然界获取，属于可再生能源。 当海风从左向右水平吹向水平扇叶时，根据流体流速与压强关系，下表面空气流速快、压强小，上表面空气流速慢、压强大。在压强差作用下，水平扇叶将顺时针转动。 海油观澜号总质量，漂浮时浮力等于重力，。 根据，可得。 年发电量。 已知发电效率，可得煤炭完全燃烧放出热量。 再由，可得煤炭质量。 故答案为：电；可再生；下；顺时针；；；；。 11. 在跨学科实践课上，某小组开展了“设计户外照明装置”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请你帮助他们完成下列内容： 【项目分解】 设计户外照明电路。 选取照明装置材料。 【项目实施】 设计户外照明电路。 小组同学使用的器材包括：规格相同的小灯泡两个，导线若干，电源一个，开关两个。利用上述器材，小组同学设计了如图甲所示的电路，闭合开关后灯泡发光，但亮度无法改变。请利用现有器材，在图乙中改进电路设计，使该装置有两种亮度，以满足不同的照明需求。在你改进的电路设计中，有一种亮度与原方案的亮度相同，另一种亮度比原方案的亮度______选填“亮”或“暗”，原因是______。 选取照明装置材料。 小组到市场做了调查，发现市场上常用的照明灯有白炽灯、节能灯和灯三种，如图丙所示。在相同面积的房间、相同照明效果下，三种灯的具体数据如表： 灯泡种类 电功率 平均使用寿命 价格元 适用面积 电费说明 白炽灯 元 节能灯 灯 分析表格数据，从经济的角度你推荐小组选用______灯，理由是______。 【项目拓展】 有同学上网查阅资料，发现不同照明灯的发光效率不同。某白炽灯工作时的能量转化如图丁所示，则该白炽灯的发光效率是______。 【答案】暗；两灯串联接入电路，电路总电阻变大，总电流变小，亮度比原方案亮度暗；   ；以计算，购买价格便宜，且电功率小，消耗的电能更少，电费少； 【项目拓展】  【解析】如图所示，当闭合、时，只有一灯工作，亮度与原方案的亮度相同；当只闭合时，两灯串联接入电路，电路总电阻变大，总电流变小，亮度比原方案亮度暗； 以使用计算，购买价格：灯需要元，节能灯需要元元，白炽灯需要元元，灯最便宜；灯电功率最小，消耗的电能更少，电费少； 由丙图可知的电能，转化为的光能和的内能，则白炽灯的发光效率为： 。 故答案为：暗；两灯串联接入电路，电路总电阻变大，总电流变小，亮度比原方案亮度暗； ；以计算，购买价格便宜，且电功率小，消耗的电能更少，电费少； 【项目拓展】。 12.随着人工智能的兴起，小文和屈原在视频对话时，屈原问到“圜则九重，孰营度之？”随即“问天”兴趣小组畅想未来有一天人类能够登陆火星，他们为航天员设计了一款航天服，既能保温又能照明。其简化电路如图所示，若电源电压恒为，发热电阻的阻值为，小灯泡标有“”。小灯泡的电阻随温度的变化可忽略不计，闭合开关、。 通过发热电阻的电流是多少？ 小灯泡的电阻是多少？ 发热电阻的电功率是多少？ 为了节约用电，兴趣小组的同学将开关更换为光敏开关，当光照强度大于时，开关会自动断开光照强度是指单位面积上所接受可见光的光通量。假设某时段火星表面的光照强度随时间的变化如图所示，则从内航天服消耗的电能是多少？ 【答案】通过发热电阻的电流是；   小灯泡的电阻是；   发热电阻的电功率是；   从内航天服消耗的电能是  【解析】灯泡、电阻并联，根据欧姆定律可知通过发热电阻的电流； 根据可知灯泡电阻； 发热电阻的电功率； 内，灯泡工作时间灯泡消耗的电能是： ， 内，发热电阻工作时间：，发热电阻消耗的电能是： ， 从内航天服消耗的电能是： 。 答：通过发热电阻的电流是； 小灯泡的电阻是； 发热电阻的电功率是； 从内航天服消耗的电能是。 灯泡、电阻并联，根据欧姆定律可知通过发热电阻的电流； 根据可知灯泡电阻； 根据可知发热电阻的电功率； 根据可知从内航天服消耗的电能。 13.阅读短文，回答问题。 智能电动汽车 如图所示是某款智能电动汽车，电池是电动汽车的核心，衡量电池性能的一个重要参数是能量密度，电池能量密度指的是电池平均单位质量所释放出的电能。该款智能电动汽车支持多种充电方式，快充即可将电池容量由充至；慢充小时即可将电池容量由充至。无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，否则该款智能电动汽车拒绝接受充电。 能量回收系统是该款智能电动汽车的智慧功能，当司机高速行车过程中松开油门减速时，能量回收系统就自行启动，车轮的转动会带动驱动电机转动，此时驱动电机就能够给汽车的电池充电。 该车的部分参数如表所示： 项目 参数 电池能量密度 电池容量 电池电压 该车能量回收系统启动时，驱动电机将______能转化为电能； 无论哪种充电方式都需要供电系统中提供良好的接地线，这是为了______填字母； A.避免漏电； B.防止触电； C.减少充电时间； D.节约电能； 该车的动力电池最多能储存______的能量； 该车配备的电池质量是______； 该车慢充时的平均充电功率为______，在一段时间内充电电流为，则当时的充电桩输出电压为______不计充电时的能量损失。 【答案】机械；   ；   ；   ；   ；  【解析】车轮带动驱动电机转动给电池充电，车轮转动具有机械能，所以驱动电机将机械能转化为电能。 电动车外壳多为金属，若漏电人接触会触电，接地良好的地线能在漏电时将电流导入大地，防止触电。 故选B。 已知电池电压为，电池容量为，则该车的动力电池最多能储存的能量 已知电池能量密度为，电池储存电能为，则电池质量 先算电池从充到增加的电能，增加的电能 慢充时间 平均充电功率 已知充电功率为，充电电流为，根据，可得充电桩输出电压。 故答案为：机械； ； ； ； ；。 14.我市部分交通道路上使用了太阳能路灯，它无需电网供电，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示。 太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于______选填“导体”“半导体”或“超导体”； 这套路灯中两只灯并联连接，灯上标有“”字样，两个灯正常发光时，通过光控开关的电流是多少？ 一套路灯与一只的传统路灯发光亮度相同，那么用套路灯替换传统路灯，每天正常工作小时可节约多少度电？ 某一家庭年耗电，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为，太阳能电池板转换效率为，按年天，每天光照计算，同时配有高效假设蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是多少？ 【答案】半导体；   通过光控开关的电流是；   每天正常工作小时可节约度；   要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是  【解析】太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于半导体。 两个灯并联且正常发光，由可得，通过每个灯的电流 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过光控开关的电流 套风光互补路灯每天工作小时可节约电能度 根据得年内接收的太阳能通过太阳能电池转化的电能，则太阳能电池板的面积 答：半导体； 通过光控开关的电流是； 每天正常工作小时可节约度； 要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是。 15.春节期间，云云网购了一些小彩灯，在自家客厅实施节日亮化工程。她发现每个小彩灯上都有“”的标识，查阅资料并问询客服后，得知了这种小彩灯的图像如图所示。 现将这些小彩灯接入家庭电路使用，要求所有小彩灯能够发光且保证电路安全，至少需要______个小彩灯______选填“串”或“并联”组成。 一个这种小彩灯正常工作分钟，消耗的电能是多少？ 装饰小彩灯后，云云家春节期间节约用电，这些电能理论上可让的水温度升高多少？【不计热量损失，】 【答案】；串联；   一个这种小彩灯正常工作分钟，消耗的电能是；   可让的水温度升高  【解析】已知每个小彩灯上都有“”的标识，家庭电路中的电压是，根据串联分压的特点，应将多个小彩灯串联，串联的个数：； 据图可知，当小彩灯两端的电压为时，通过小彩灯的电流， 则一个小彩灯正常工作分钟，消耗的电能是：； 水吸收的热量为， 由可知，水温度升高的温度：。 答：；串联； 一个这种小彩灯正常工作分钟，消耗的电能是； 可让的水温度升高。 16. 为加强政策扶持新能源战略，国家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，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。 平均输出功率 电池板面积 光电转换效率 若中午时分，太阳能电池板面积上接收到的光能为，则此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是多少？ 若小明家的屋顶面积为，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？ 用太阳能发电替代发电效率为的火力发电站，按照第问中的条件，小明家一天一天太阳能发电时间按计算理论上可节约多少吨的煤？煤的热值 【答案】此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是；   理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为；   小明家一天理论上可节约吨的煤  【解析】一块太阳能电池板输出电能的实际功率 理论上他家屋顶日输出电能的平均功率 小明家一天输出的电能 煤完全燃烧需要放出的热量 理论上可节约煤的质量 答：此时一块太阳能电池板输出电能的实际功率是； 理论上他家屋顶日输出电能的平均功率为； 小明家一天理论上可节约吨的煤。 17.阅读灯并回答题 灯 灯又叫发光二极管，它主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴电光源，是极具发展前途的新光源。 灯的主要部分是高亮度白色发光二极管，发光二极管只是二极管中的一种，二极管的电路图符号是“”，由于二极管具有单导电性，所以当电流从二极管的正极流进二极管时，二极管导通；而电流从二极管的负极流入时，二极管断路，不会有电流通过二极管。 与传统的白炽灯、卤素灯、荧光灯相比，灯具有许多不同之处。首先，灯基本上是一块很小的芯片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小而轻。其次，由于白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光，所以白炽灯在使用时约以上的电能都转化成了内能，只有不足的电能才真正转化成我们需要的光能，而灯可以直接把电能转化为光能，它的转化效率可达到以上。第三，从使用寿命来看，普通白炽灯的额定寿命约，荧光灯的额定寿命约，而灯的额定寿命约。另外，与荧光灯相比，灯不含汞等有害元素，更加环保，利于回收。 请根据上述材料，回答下列问题。 为了探究发光二极管的导电性，连接了如图甲、乙所示的两个电路，在没有电路故障时，闭合开关，能点亮发光二极管的是_____选填“甲”或“乙”图； 灯可以把电能直接转化为_____能，它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换时损耗的能量较白炽灯_____选填“高”或“低”； 的灯和的卤素灯正常发光时亮度相同，某公园为了节约能源，将公园的路灯由盏的卤素灯全部换成的灯。假设每天照明，使用灯后，每天可以节约电能_____。 【答案】乙      光     低 【解析】发光二极管具有单向导电性，电流从二极管的正接线柱流入，负接线柱流出时，二极管可以发光，则闭合开关，能点亮发光二极管的是乙图。 灯可以把电能直接转化为光能，照亮周围。 电热转换时损耗的能量比白炽灯低，所以它比较节能。 由  得，使用灯后，每天可以节约电能  18.阅读短文，回答问题。 风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，为了节能，该路灯采用灯照明，下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。 风力发电机 太阳能电池板 最小启动风速 电池板面积 最小充电风速 光电转化效率 最大限制风速 最大输出功率 有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，此过程电能转化为________能。 已知风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为，此时风速为________。 风力发电机是利用________原理进行发电。当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为时，太阳能电池板的输出功率为________。 某风电场也使用风力发电，如果相同的输电线，输送相同的电功率，从减少输电线上的电能损失、确保供电来看，在甲和乙两种高压输电方案中应选用________输电方案，甲、乙两种方案的电能损失之比为________。 【答案】化学；；电磁感应；；；  【解析】有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，此过程电能转化为化学能； 由题知，风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比，即， 因为风力发电机的最大输出功率为、最大限制风速为，则，所以，， 若风力发电机的输出功率为，此时风速为； 风力发电机是利用电磁感应原理进行发电。当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为时，电池板的面积为，光电转化效率为，太阳能电池板的输出功率为； 相同的输电线，输送相同的电功率，根据可知增大电源可以减小导线上的电流，根据可知电流越小损失的电能越少；从减少输电线上的电能损失、确保供电来看，在甲和乙两种高压输电方案中应选用输电方案， 甲、乙两种方案的电能损失之比为。 19. 某学习小组开展了“设计隔热节能房屋”跨学科实践活动。 为了比较材料的隔热性能，找到厚度相等的三种材料，制成完全相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光，房屋位置如图甲所示，将温度传感器分别放在房屋模型______选填“内”或“外”部的相同位置。闭合白炽灯开关，每隔分钟，测量三个房屋模型的温度。 甲图中三个小屋的摆放位置不合理，原因是：______。 优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析，学习小组应选择______做房屋的隔热材料。 该小组了解到有一款空气能热水器，其工作原理如图丙所示。当室外温度较高时水只需要从冷凝管中吸热；当室外温度低或需要快速制热时，热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热，从而缩短加热时间。其中水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能不含辅热器消耗电能的比值记为。 在某一环境温度下，空气能热水器水箱中装入初温为的水，关闭其它用电器，记录电能表的示数为，启动空气能热水器辅热器不工作，后，水温达到，电能表的示数如图丁所示，则这消耗的电能为______。此过程中，空气能热水器的电功率为______，则该空气能热水器的值为______。 为了将题中的加热时间缩短至，需要启动水箱中的辅热器加热。若值和电功率不含辅热器的电功率均不变，辅热器两端的电压是，加热效率是，则该辅热器中电阻丝的阻值为______。 【答案】内；  三个房屋与白炽灯的距离不同，光照强度不同；  泡沫；  ；；；    【解析】比较房屋材料的隔热性能，要把传感器分别放在房屋模型内部相同位置； 比较房屋材料的隔热性能，要保持光源到三个房屋的距离相同，光照强度相同； 由图乙可知，在光照强度和光照时间相同时，泡沫材料房屋内温度上升的最少，故应选择泡沫左房屋的隔热材料； 水从升高到吸收的热量为： ， 期间消耗的电能为：， 消耗的电功率为：， 该空气热水器的值为：； 加热时间缩短至时，循环作消耗的电能为：， 太阳能提供的能量为：， 加热电阻提供的能量为：， 电阻消耗的能量为：， 电阻的电功率为：， 电阻的阻值为：。 故答案为：内；三个房屋与白炽灯的距离不同，光照强度不同；泡沫；；；；。 20.某实践小组设计了一款“环保节能生态小屋”，小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的。有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电。在强风或者晴天时，两种发电装置发出的电能若不能立刻用完，会将一部分电能充入蓄电池组中。 风力发电机参数如表所示。已知蓄电池组的质量为，电池能量密度为，电池的能量密度是指电池平均单位质量所能储存的电能。为了增加蓄电池的使用寿命，在充电至蓄电池组容量的时停止充电，放电余留时停止放电。 风速 内获得的风能 风电转化效率 太阳能是______选填“可再生”或“不可再生”能源；对蓄电池进行充电时，蓄电池相当于______选填“电源”或“用电器”。 按照每天平均以的风速发电计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少的电能？ 在风速为，晴朗的一天启动能源系统工作。已知该太阳能电池板面积上接收到的太阳平均辐射功率为，太阳能板面积为，光电转化效率为。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为，请通过计算判断这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作？ 【答案】可再生；用电器；  风力发电机每天可以给小屋提供的电能；  剩余的电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作  【解析】太阳能可以源源不断地获得补充，属于可再生能源；对蓄电池进行充电时，蓄电池相当于用电器，消耗电能。 风力发电机每天可以给小屋提供的风能为：； 提供的电能为：。 在风速为，晴朗的一天启动能源系统工作，得到的太阳能为：； 光电转化效率为，获得的电能为：； 已知蓄电池组的质量为，电池能量密度为，蓄电池的最大容量是：； 在充电至蓄电池组容量的时，需要的电能为； 若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为，则太阳能电池板发电后剩余的电能为；剩余的电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作。 答：可再生；用电器；风力发电机每天可以给小屋提供的电能；剩余的电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $