高考物理 能源的开发和利用

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1、2009年高考物理热点分析能源的开发和利用世界现阶段能源消费呈现以下热点：1）受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加；2）世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家因进入后工业化社会，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，能源消费增长速率明显低于发展中国家；3）世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大；4）世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大。未来，伴随着能源消费的持续增长和能源资源分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂；同时，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。面对以上挑战，世界能源供应

2、和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化趋势发展。鉴于国情，我国应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展，并积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系，欧洲在这一方面的努力堪称世界楷模，这为我国解决能源问题提供了借鉴。首先是核能，由于成本低产量大而备受各国欢迎。其次，我国独特的梯级地形和众多的河流为发展水电提供了天然的优势，水电不仅成本低且环保，还可成为调节用水的节流阀。另外，我国的地理气候条件为发展风能太阳能也提供了不可估量的空间，尤其太阳能利用得到了世界的瞩目.由此看来，中国能源

3、问题的出路，政策法规是保障，新能源的开发利用是关键，而技术和资金则是推动力出路在于科学技术的进步．二、考点链接能源危机是制约现代社会发展的严重问题，开发和利用可再生能源是中国立足自身解决能源困扰的重要举措．一切能量来自能源，能量是物理学的一重要概念,机械能、内能、电能、光能、核能……形形色色的能可以相互转化,但总能量保持不变,这就是能的转化与守恒定律,这一规律象一根红线一样惯穿整个高中物理.开发新能源和用能量转化的观点分析物体的运动与相互作用规律是近几年高考的热点.三、例题分析例1．某海湾共占面积,涨潮时水深20,此时若关上水坝闸门,可使水位保持20不变,退潮时

4、坝外水位降至18,假设利用此水坝建水利发电站,已知重力势力转变为电能的效率为10%,每天有2次涨潮,则该电站一天能发出的电能是多少?若输电电压为100,输电线的电阻是10,用户端得到的电功率是多少?解析：水的重力势能应从水的重心算起，一天2次涨潮、落潮，可发电2次，所以一天产生的电能为：发电站的功率输电电流输电线上损失的功率用户得到的功率例2．（2008年北京理综卷考题））风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图1所示．（1）利用总电阻的线路向外输送风力发电机

5、产生的电能。输送功率，输电电压，求异线上损失的功率与输送功率的比值;（2）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为p，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm;在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。（3）已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机的风速v19m/s时能够输出电功率P1=540kW。我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。图1解析：（1）导线上损失的功率为P=I2

6、R=(损失的功率与输送功率的比值（2）(2)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大.单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为pvS,S=r2风能的最大功率可表示为P风=采取措施合理，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。（3）按题意，风力发电机的输出功率为P2=kW=160kW最小年发电量约为W=P2t=160×5000kW·h=8×105kW·h例3．人造地球卫星常常利用太阳能电池作为电源，太阳能电池由许多片电池板组成。设某太阳能电池板的内电阻为r＝20Ω，它不接外电路时两极间的电压为8×10－4V。（1）该太阳能电池板的电动势为多大？（2

7、）该太阳能电池板的短路电流为多大？（3）若在该太阳能电池板的两极间连接一只定值电阻R，R＝5Ω，则电阻R两端的电压为多大？解析：（1）电池板的电动势E等于不接外电路时两极间的电压U，即E＝U＝8×10－6V（2）由闭合电路欧姆定律I＝外电路短路时，R＝0I短＝代入数值，得I短＝4×10－5（3）设电阻R两端的电压为URUR＝IR结合上式有UR＝代入数值，得UR＝1.6×10－4V例4．据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5

8、×103m/s，从航天飞