人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用-优题课

人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出。如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题。6月5日是世界环境日，2010年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”。目前，我国在开发、利用太阳能方面发展最快、最具潜力。
(1)你认为利用太阳能有哪些好处？
(2)太阳能路灯已成为许多城镇、乡村的一道靓丽的风景线(如图所示)。太阳能路灯的太阳能电池板一般是由晶体态硅制成的，它能直接把太阳能转化成电能，其主要材料是 ( )

A．磁性材料

B．纳米材料

C．半导体

D．超导体

(3) 太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的。我国太阳能热水器已走进了千家万户。小明家的太阳能热水器的采光面积是2.1m²。若我市向阳的地方每平方米的面积1h得到的太阳辐射能平均为3×10⁶J，每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50%转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20℃的水加热到多少℃？
(4)为了进一步利用太阳能，人们正在研发太阳能电动车。图是人们研制的太阳能电动三轮车，车子顶部的太阳能电池板将光能转化为电能储存在太阳能电池中，电池再给三轮车的电动机供电。

①小明同学设计的调节电动机转速的简化电路图如图所示，若太阳能电池的电压保持不变，调速电阻的最大阻值为50Ω。闭合开关S，当调速电阻的滑片P滑到最左端时车速最大，此时电流表示数5A，电动机电功率最大为1kW；当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，此时电流表示数为1A，求这时电动机的电功率是多少？

②制造太阳能电动三轮车车架有各种不同的新材料，部分材料的技术指标如下表所示：

材料技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg·m^-3）	7.910³	3.010³	4.510³	1.610³

若让你设计制造强度高并且轻便的三轮车，你选择表中的哪种材料？若车架的体积约为5×10^-3m³，车架的质量是多大？
(5)今年的世界环境日，我国的主题是：“绿色消费，你行动了吗？”。联系生活实际，谈谈你应如何做？

科目物理题型综合题难度中等

知识点：探究比热容的实验

汽车启动时，蓄电池向启动电动机 $M$ 供电，设 $M$ 两端电压为U，通过 $M$ 的电流为 $I$ ，测得 $U ﹣ t$ 和 $I ﹣ t$ 图象如图1。

（1）求 $t_{1}$ 时 $M$ 的电功率；

（2） $M$ 仅通过导线 $a 、 b$ 接入电路，如图2所示， $a$ 的电阻为 $0.001 Ω$ 。若通过 $M$ 的电流为 $200 A$ ，持续 $0.5 s$ ，求此过程

① $a$ 两端电压；

② $a$ 产生的热量；

（3）一般采用电磁继电器控制 $M$ 的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3， $A$ 与 $B$ 接触时 $M$ 通电，请用笔画线完成电路的连接。

遵义某现代农业园内，一批名贵果树苗急需持续浇灌。正在园区研学的某中学创客小组为园区设计了一个自动给水系统，电路如图甲所示。控制电路的电源电压 $U_{1}$ 恒为 $24 V$ ，线圈电阻不计，定值电阻 $R_{0}$ 为 $50 Ω$ ， $R$ 为压敏电阻，其阻值随所受压力的变化图像如图乙所示。工作电路电源电压 $U_{2}$ 恒为 $220 V$ ，包括注水装置和给水装置两部分（图中未明确）。图丙为系统结构简图，其中压敏电阻位于圆柱形水箱底部的受力板正下方，受力板面积 $S_{1}$ 和水箱底面积 $S_{2}$ 分别为 $0.02 m^{2}$ 和 $0.45 m^{2}$ 。给水装置始终不停歇给水，当通过线圈的电流 $I ＝ 0.16 A$ 时，衔铁刚好被吸下，注水装置停止注水，此时电流表示数 $I_{1} ＝ 0.2 A$ ，当水箱水位下降至 $0.5 m$ 时，衔铁刚好被拉回，注水装置又开始向水箱注水，此时电流表示数 $I_{2} ＝ 2.2 A$ 。（ $ρ_{水} ＝ 1.0 \times 10^{3} k g / m^{3} ， g 取 10 N / k g$ ）

（1）图甲中，甲、乙分别为＿＿＿＿＿装置；

A．	给水、注水
B．	注水、给水

（2）求当注水装置停止注水时，水箱内水位的高度；

（3）若注水装置每分钟向水箱注水 $0.3 m^{3}$ ，给水装置每分钟给水量为 $0.12 m^{3}$ ，求注水装置从最低水位加注至最高水位的过程中所消耗的电能。

《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高 $4 m$ ，水轮上有 $12$ 个取水筒，一个取水筒每次可取水 $4 k g$ ，筒车旋转一周所用时间为 $60 s$ 。（接水槽离倒水处的高度忽略不计， $g$ 取 $10 N / k g$ ）

（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；

（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；

（3）若水流冲击筒车的功率为 $40 W$ ，求筒车旋转一周取水的机械效率。

如图所示，放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器，高度为 $h_{1}$ ，底面积为 $S_{1} ＝ 100 c m^{2}$ 。甲容器内装有水，圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为 $h_{2} ＝ 8 c m$ ，底面积为 $S_{2} ＝ 30 c m^{2}$ ，密度为 $ρ_{2}$ 。乙容器内装有质量为 $m$ ，密度为 $ρ_{3}$ 的某种液体。忽略物体吸附液体等次要因素，已知 $ρ_{水} ＝ 1.0 \times 10^{3} k g / m^{3} ， g ＝ 10 N / k g$ 。

（1）求物体浸没水底时所受的浮力大小。

（2）将物体从甲容器底部竖直缓慢提升，直到物体上表面高出水面 $5 c m$ 时停止，求这个过程中，水对容器底部的压强变化量。

（3）将物体从甲容器取出后，再缓慢放入乙容器内，为保证液体不会溢出，求乙容器内液体质量m的取值范围（用 $ρ_{2} 、 ρ_{3} 、 h_{1} 、 h_{2} 、 S_{1} 、 S_{2}$ 表示）。

在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究。这种水壶使用方便，能较快将水烧开。

电热水壶

额定功率： $1800 W$

容量： $2 L$

额定电压： $220 V$

额定频率： $50 H z$

（1）使用电热水壶，安全至关重要。小军首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料
B．	电热水壶的插头必须接三孔插座，是为了防止短路
C．	水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出
D．	必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故

（2）小军观察电热水壶铭牌后，开始实际操作。他测出，电热水壶正常工作烧开 $2 L$ 水，用时 $8 m i n$ 。若电费单价为 $0.5 元 / k W • h$ ，则烧开这壶水所花的电费为＿＿＿＿＿元。

（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的密度、水的末温外，还需知道的两个物理量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果
B．	原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相差很大
C．	要求长时间使用后要清除水垢，可能是因为水垢增多，导致加热电阻变大，功率变小