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1、.2013中考物理二轮复习专题-能源先请阅读下列材料：我们经常听到能源这个名词,容易望文生义,认为指的就是能量的来源。其实,这种理解并不确切。确切地说,能源是能为人类提供热、光、动力等有用能量的物质或物质运动的统称,包括矿物燃料、阳光、流水、波浪、薪柴等。能源是人类社会发展进步的物质基础。在当代,能源同信息、材料一起构成了现代文明的三大支柱。人类对于能源的开发利用大致经历了四个历史时期：古代柴草时期,新石器时代晚期的煤炭时期,19世纪中叶的石油时期及始于本世纪中叶的新能源时期。新中国成立前,我国的经济落后,能源的开发利用水平低下。解放后,我国大力开展能源建设,不仅在水力、煤炭、石油等能源的开发
2、利用方面取得了巨大的成就,而且在研究开发各种新能源方面也取得了巨大成就。石油产量从解放前的零发展成为世界第四；1994年,世界上最大的水利工程长江三峡水利工程正式开工,20XX将实现发电；21世纪初,我国建成的核电站将达到十余座；太阳能、潮汐能、海浪能等其他新能源也正在积极开发和利用之中。在能源的开发和利用中,包含了丰富的物理知识以及其他自然科学知识和社会科学知识。下面先以长江三峡水利工程为例展开讨论。长江三峡河段是当今世界上最大的水力资源宝库之一,最早提出修建三峡工程的是中国民主革命的先驱孙中山先生。自那以后,无数的专家学者对三峡工程倾注了极大的心血,终于在1992年4月3日第七届全国人民代
3、表大会第五次会议上通过了关于兴建长江三峡工程决议,于是1993年进入施工准备阶段,1994年正式开工,1997年大江截流成功,计划20XX开始通航,首期发电,20XX全部竣工,总工期17年。下图是长江三峡水利工程的模型图。长江三峡工程位于长XX陵峡中段,坝址在XX省XX市三斗坪。三峡工程是一座具有防洪、发电、航运及养殖和供水等巨大综合利用效益的特大型水利水电工程,其主要数据如下表所示,右面的三峡电站示意图。大坝坝高m185电站总装机数台26坝长m2335总装机容量kw1.820107最大蓄水位m175平均年流量m34.5101011水库总库容量m33.9301010通航万吨级双线5级船闸座1防
4、洪库容量m32.21510103000吨级单线垂直升船机座1年平均发电量kwh8.4681010年单向通船能力总吨数t5107发电厂内的发电机发出来的电一般只有1kV到20 kV。在电力传输过程中,先要用升压变压器将电压升高到几十万伏后,才接入输电电网；到了用电的地方,再用降压变压器将电压逐级降低到所需要的电压。长江三峡水电站发出的电能以500kV交流输电线分别向华中、川东送电,以600kV直流输电线向华东送电。采用超高电压输电的主要目的,是为了减少在传输线路上电能的损耗。我们知道,电炉通电后发热,是因为电流通过电阻丝时把电能转换成内能的缘故。远距离输电时输电线很长,它的电阻不能忽略,加上输电
5、线路中有很大的电流,因此,电能在输电线上转换成内能的部分,就相当可观。长江三峡水利工程是世界上航运效益最为显著的水利工程。为了使船能通过大坝,将建造双线5级船闸和垂直升船机各1座,如图所示。如果将船只通过船闸比作爬楼梯的话,那么通过升船机则是坐电梯了。升船机为单线一级垂直摇斧式,采用全平衡钢丝绳卷扬的结构形式。承船厢长120m,窗18 m,一块可辅材一艘3000吨级客货轮,卷扬机最大提升高度113m,最大提升质量为11800t,年单向通过能力3500000t,每次过坝仅40min,预计20XX投入运行。1997年11月8日,是长江三峡工程值得纪念的一天。这天,奔腾的长江被拦腰截断,上游江水通过
6、人们预先开挖好的导流明渠流向下游大江。一辆辆载重七十余吨重的大型自御卡车排成长龙,驶向长江江心,在那里投下大块大块的石料,锁住长江咽喉,如右图所示。这不禁使人们想起了当年葛洲坝截流时,投下的十余吨重的混凝土四面体石块被汹涌江水一下子冲向下游的惊险一幕。然而在长江三峡截流的过程中,长江好像变得听话了,在建设者面前不再咆哮。建设者们奋战9个小时后,大江截流成功。能源是人类社会活动的物质基础。大自然赋予人类的能源可分为常规能源和新能源两大类。技术上比较成熟、使用较普遍的能源叫做常规能源如煤炭、石油等。近几十年才开始利用或正在研究开发的能源叫做新能源如太阳能、核能、地热能等。能源的划分有多种方法。来自
7、自然界、没有经过任何加工或转换的能源叫做一次能源。从一次能源直接或间接转化而来的能源叫做二次能源。煤、石油、天然气、水力、太阳能等是一次能源,煤气、液化气、汽油、煤油、酒精等是二次能源。一次能源又可分为再生能源和非再生能源两大类。煤、石油是古代动植物经长期地质运动作用形成的,开采一点就少一点,这是不可再生能源；像太阳能、风力、地热或从绿色植物中制取的酒精等,它们可以取之不尽,用之不竭,是可再生能源。此外,能源还可分为燃料能源和非燃料能源,常规能源和新能源等。请回答下列问题：一请根据材料的三峡电站示意图简要说明水力发电的原理。想一想,为什么建水电站要建拦河大坝？参考答案水电站发电是利用水的势能转
8、化为动能,推动水轮机,水轮机带动发电机将机械能转化为电能。筑坝的目的是要形成水位落差提高水的势能,将原来分布在整个流域的机械能集中起来,提高水能的利用率。二长江三峡具有丰富的水力资源。请根据材料中三峡工程的有关数据,计算长江三峡工程可利用的最大水能为多少？有百分之几转化为电能？26台发电机组全部建成发电后,按设计要求年发电时间为多少？参考答案从表中可得最大蓄水位h175 m,平均年流量V4.5101011 m3；则可利用最大水能EVgh7.735117J；转化为电能的百分比39.4。从表中可得总装机容量P1.820107kw,年平均发电量W8.4681010kwh；则年发电时间tW/t193.
9、9d,所以26台发电机组全部建成发电后,按设计要求年发电时间约为194d。必须指出,发电机投入实际使用后,有一个保养、维修问题。因此每台发电机在一年里不可能是连续工作的。三右面流程图反映了减少输电线路上电能损失的途径。讨论：在实际应用中可采取什么方法来减少远距离输电过程中电能的损耗,并说明理由。参考答案在实际应用中输电线的材料是选择矿产丰富、导电良好的铜或铝合金,为了便于架设,并减小电阻,选用截面较粗的导线,在输电中主要采用高压或超高压输电,以减小电流,减少电能浪费。随着超导技术的不断发展,相信不久的将来,会有超导输电技术的应用。四1既然提高输电电压能减少电能传输损耗,那么,输电电压能不能无限
10、制提高呢？2在郊外,你会看到高高的输电线钢塔上面悬挂着许多用陶瓷制成的绝缘装置,叫做绝缘子或绝缘套管如图中箭头所示,目的是使高压电缆与钢塔之间有良好的绝缘。讨论：为什么绝缘子或绝缘套管要制成一节一节的？参考答案1输电电压过高,会使输电线之间的空气被击穿,形成短路。此外,输电电压越高,在电闸合闸或断开时,越容易产生弧光发电,引发火灾等,因此输电电压不能无限制提高。2空气中的灰尘会积在绝缘子的表面,这些污垢会导电,形成漏电。绝缘子做成一节一节的目的,是增大漏电沿表面爬过的距离,增大绝缘子的电阻,减小漏电的危险。五1长江三峡拦河大坝为混凝土重力坝。所谓重力坝就是利用坝的重力来达到使大坝稳定的目的。如
11、右图所示为某一重力坝剖面示意图,图中的数据反映水的压强跟深度的关系。请画出大坝的主要受力示意图,说出各个力的名称。根据材料表内的有关数据,估算长江上游水对三峡大坝的水平作用力的大小。2长江三峡大坝建在沿长江为110km,横跨长江约70km的花岗岩上。据资料和理论分析,当水库建成蓄水后,在库区有可能会引发地震。讨论；为什么大坝建造在花岗岩上？参考答案1大坝受力示意图入右图所示：水平推力F3.581011N2大坝建造在花岗岩上的主要目的是防止大坝下沉,增加稳定性。六请你估算此升船机完成年单向通航任务至少要消耗多少能量？参考答案设升船机每次以最大提升质量提升3000吨级轮船一艘,则年单向提升次数：n
12、1.17103次,年耗能量E1.531018J七讨论：为什么在三峡大江截流时,没有出现葛洲坝截流时惊险的一幕？参考答案水流的速度越大,对物体的冲击越大。在流量一定的情况下,截面越小,流速越大。三峡大江截流时,选择在长江流量较小的11月份。此外,人工导流明渠也起到了分流作用。八如图所示,小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点,开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态,当将小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆起一定的角度,水流速度越大,越大。为了测定水流对小球作用力的大小,在水平方向固定一根电阻丝BC它与金属丝接触良好,不计摩擦C端在O点正下方处。图中还有电动势为g的电源内阻不计和一只电压表。1请你连接
13、一个电路,使得当水速增大时,电压表示数增大。2如果OC为h,水流对小球作用力的大小为F,BC为l,小球质量为m不计水对小球的浮力,当小球平衡时电压表示数为U。请写出F与U、h的关系式。参考答案1右图分别为小球P的受力示意图及按要求连成的电路图。由图可得FmglU/h；若选取OCCB,则有FmgU/,将电压表的刻度重新定标,就可以直接从电压表上读出水流对小球产生的作用力。九地球是人类的摇篮,但人类不能总生活在摇篮里。如今人们开始将目光投向浩瀚的宇宙,投向人类未来的天外家乡。然而,人类如何才能较为便利地抵达这些未来的家乡呢？凭借目前的航天技术,人类往返火星约需500天的时间。在这漫漫旅途中,长期失
14、重将导致人的血容量大调整、造血功能受抑制、骨质疏松、情绪烦躁。科学家为解决宇航交通问题,正在研究多种方案。美国宇航局计划开发反物质发动机作为新型航天器的推进装置。在理论上,宇宙间可以存在与一般物质的原子核和电子质量相同、电荷相反的原子核和电子,它们会形成反物质,因此自然界就会存在物质与反物质。当这两种物质碰撞时可释放出比可见光强25万倍的伽马射线和巨大的能量。然而科学家至今在自然界中难觅反物质的踪影。目前,美国、俄罗斯科学家正致力于研究和开发核动力火箭。当核动力火箭处于工作状态时,被泵压入火箭发动机的液态氢在核反应堆产生的高温作用下会迅速气化膨胀,产生强大的推力。运用这种方法,核动力火箭的能源
15、利用效率可比常规化学燃料火箭高出至少一倍。科学家称,用这种方法可使飞往火星的时间缩短为约300天,而他们下一个远景目标是,开发出飞行5至 10年即可到达邻近恒星星系的核动力航天器。讨论：在宇航过程的哪些阶段会出现超重或失重现象。1995年9月,科学家成功地进行了人工合成反氢原子的实验,请你根据氢原子的核式结构叙述反氢原子的结构。请完成核反应方程式UnBaKr3n280MeV。参考答案1航天器在加速升空时,加速度超过重力加速度几倍甚至十几倍,此时航天器内物体处于超重状态。在正常航行时处于失重状态。2反氢原子的原子核是反质子质量数等于质子,带负电,核外正电子绕核旋转。3UnBaKr3n280MeV十风能是一种自然能源。据估计,太阳辐射到地球上的热能内能约有20被转换成风能,相当于148000亿吨标准煤的能量,是现在全世界一年所消耗能量的100倍。风力机又叫风车是一种利用风能的设备。风力机有水平轴和垂直轴两种类型,如上图所示。水平轴风力机的旋转轴与迎面的风流平行。垂直轴风力机的旋转轴垂直于地面,所以又叫做立轴风力机。荷兰人
