Question

【題目】閱讀短文，解答問題．

如圖所示是我國第一艘太陽能混合動力游船“尚德國盛號”．其最具特色的太陽翼采用高效晶硅異型太陽能電池板拼裝而成，整艘船最多可容納170位旅客，滿載時排水量為60噸．“尚德國盛號”駕駛室里有﹣個GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）接收器裝置，全船照明均采用節(jié)能型燈泡及LED燈，大大降低能源損耗，“尚德國盛號”年發(fā)電量可達1.7×104 kWh，相當于每年節(jié)約標準煤約6.2×103kg，每年可減少二氧化碳排放量約15.7t．

（1）衛(wèi)星通過發(fā)射________ 向GPS接收器傳送信息．太陽能是_________能源（選填“常規(guī)”或“新”），太陽能電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為________ ．

（2）如果該船滿載乘客從東海駛?cè)朦S浦江，游船所受到的浮力為_________N，船體排開水的體積________ （選填“減小”、“增大”或“不變”）．（已知g取10N/kg，ρ海水＞ρ江水）．

（3）LED燈是一種高效的節(jié)能光源，該LED燈泡的額定電壓為36V、額定功率為3W，若它每天正常發(fā)光5h，一個月（30天）消耗的電能是________ kWh，與普通白熾燈相比，在達到相同亮度的條件下，假設(shè)LED燈可以節(jié)約90%的電能，則這個LED燈與功率為________ W的白熾燈亮度相當．

（4）該游船三相交流變頻電機采用交流調(diào)速方式，在效率一定時，其耗電功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，而行駛速度與電機轉(zhuǎn)速成正比，下列關(guān)于游船勻速直線行駛時，所受阻力f與車速v的關(guān)系圖線，如圖中正確的是_________

（5）若僅采用標準煤給“尚德國盛號”提供電能，為使其仍達到現(xiàn)行的年發(fā)電量，則完全燃燒標準煤產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能的效率是______ ． （已知標準煤的熱值為3.0×107J/kg）

Answer 1

【答案】電磁波 新 電 6×105 增大 0.45 30； D 32.9

【解析】

（1）GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）是通過接受衛(wèi)星所發(fā)射的電磁波來實現(xiàn)信息傳送的；常規(guī)能源有煤、石油、天然氣；新能源有太陽能、水能、核能等；太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；

（2）船滿載排水量是指排開水的質(zhì)量，利用G＝mg可求其重力，利用阿基米德原理可得受到的浮力；船滿載乘客從東海駛?cè)朦S浦江，都是漂浮，根據(jù)物體的漂浮條件確定受到的浮力變化情況，然后根據(jù)阿基米德原理判斷船體排開水體積的變化；

（3）求出正常工作時間，利用W＝Pt求消耗的電能；假設(shè)LED燈和白熾燈相比可以節(jié)約90%的電能，求出白熾燈消耗的電能，利用P＝求白熾燈的功率；

（4）由于在效率一定時，其耗電功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，而行駛速度與電機轉(zhuǎn)速成正比，再由P＝Fv＝fv可知，所受阻力f與車速v的關(guān)系圖線；

（5）根據(jù)Q＝mq求出完全燃燒6.2×103kg標準煤產(chǎn)生的內(nèi)能，把電能的單位換算成焦耳，然后利用效率公式求出完全燃燒標準煤產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能的效率．

（1）衛(wèi)星通過發(fā)射電磁波向GPS接收器傳送信息．太陽能屬于新能源，太陽能電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能；

（2）滿載時排水量＝60t＝6×104kg，受到的浮力g＝6×kg×10N/kg＝6×N；船滿載乘客從東海駛?cè)朦S浦江，都是漂浮，受到的浮力都等于船和乘客總重，受到的浮力不變；因海水的密度大于河水的密度，所以根據(jù)g可知，船體排開水的體積將增大；

（3）正常工作時間：t＝5h×30＝150h，消耗的電能：W＝Pt＝0.003kW×150h＝0.45kWh；假設(shè)LED燈和白熾燈相比可以節(jié)約90%的電能，則LED燈消耗的電能為白熾燈消耗電能的10%；白熾燈消耗的電能：＝0.45kWh10%＝4.5kWh，白熾燈的功率：＝0.03kW＝30W．

（4）設(shè)電機的轉(zhuǎn)速為n，船的行駛速度為v，根據(jù)題意得：P電＝k1n3 ----①（k為比例系數(shù)，下同）游船勻速行駛時，獲得的機械能v＝fv------②，設(shè)效率為η，所以η，即fv＝k1n3-----③而行駛速度與電機轉(zhuǎn)速成正比，所以v＝k2n-----④則轉(zhuǎn)速n＝------⑤，把⑤代入③整理得：f＝(是一個定值，設(shè)為新的比例函數(shù))，由此說明阻力f與船速v的平方成正比，其關(guān)系為二次函數(shù)，圖象為開口向上的拋物線．故選D；

（5）完全燃燒6.2×103kg標準煤產(chǎn)生的內(nèi)能：Q＝mq＝6.2×103kg×3.0×107J/kg＝1.86×1011J，每年的發(fā)電量：W＝1.7×104 kWh＝1.7×104×3.6×106J＝6.12×1010J，轉(zhuǎn)化效率：η＝×100%＝≈32.9%．