太陽向空間輻射的總功率為3.8×1026 W,太陽光從太陽到達(dá)地球需要8 min 20 s.輻射到地球上的太陽能以下列形式被利用和儲(chǔ)存:①使大地變熱,轉(zhuǎn)為內(nèi)能;②使空氣變熱形成風(fēng),轉(zhuǎn)為空氣流動(dòng)的動(dòng)能(可用于風(fēng)力發(fā)電);③使水汽化,又以雨、雪形式返回到地面,轉(zhuǎn)為水流的動(dòng)能(可用于水力發(fā)電);④被植物、微生物吸收(古代生物以煤、石油等形式儲(chǔ)存起來,可直接作為燃料),作為人和動(dòng)物的食物.
(1)已知地球半徑為6.4×106 m,求輻射到地球的太陽能的總功率;
(2)某海灣共占面積1.0×107 m2,漲潮時(shí)水深20 m,此時(shí)關(guān)上水壩閘門,可使水位保持20 m不變.退潮時(shí),壩外水位降至18 m.假如利用此水壩建水力發(fā)電站,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男适?0%,每天有兩次漲潮.該電站一天能發(fā)出多少電能?
(3)某同學(xué)為測(cè)量地表植物吸收太陽能的本領(lǐng),做了如下實(shí)驗(yàn):用一面積為0.1 m2的面盆盛6 kg的水,經(jīng)太陽垂直照射15 min,溫度升高 5 ℃.若地表植物接收太陽光的能力與水相等,試計(jì)算每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少焦.若綠色植物在光合作用中每吸收1 kJ的太陽能可以放出0.05 L的氧氣,則每公頃綠地每秒可放出多少升的氧氣?(1公頃=104 m2)
(1)1.7×1017 W (2)4×1010 J (3)1.4×103 J 700 L
解析:太陽輻射到地球上的能量,以各種形式被儲(chǔ)存起來,同時(shí)太陽還在繼續(xù)不斷地向地球輸送能量.因此,人們?cè)谀芰繎?yīng)用方面,一方面利用已儲(chǔ)存的能量,如石油、煤、天然氣等,另一方面開采新的太陽能,如風(fēng)力、水力發(fā)電,太陽灶,太陽能集熱器等.本題是關(guān)于太陽能及其應(yīng)用的幾個(gè)問題.
(1)設(shè)太陽到地球距離為r,則
r=ct=3×108×500 m=1.5×1011 m.
設(shè)想以太陽為球心,以r為半徑作一球面,太陽向空間輻射的總功率為P=3.8×1026 W,這些功率均勻分布在此球面上,地球接收此功率的表面積為πR2,R為地球半徑.則地球接收到的功率
P′=P=×3.8×1026 W=1.7×1017 W.
(2)利用海水漲潮退潮間水位的高度差,將海水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能,先求出一次漲潮與退潮間落差海水質(zhì)量mg,一天兩次漲潮,可供利用的海水能為2mgh1,其中h1為落差海水重心位置的變化.因發(fā)電效率為η=10%,有η=,h1=h,m=ρSh,則E=2mg·h1η=2ρSgh··η
=(103×1×107×10×22×0.1) J=4×1010 J.
需要說明的是,這是按單向發(fā)電來求的.若水壩被設(shè)計(jì)成雙向發(fā)電,即漲潮、退潮各發(fā)一次電,計(jì)算的總發(fā)電量應(yīng)是上述的2倍.
(3)6 kg水15 min內(nèi)吸收的熱量
Q=cmΔt=4.2×103×6×5 J=1.26×105 J
則每平方米每秒地面接收到的太陽能為
E== J/(m2·s)
=1.4×103 J/(m2·s)
則每公頃綠地每秒接收到的太陽能為
E′=ES′=1.4×103×104 J=1.4×107 J=1.4×104 kJ
每公頃綠地釋放的氧氣
V=0.05×1.4×104 L=700 L.
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
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SBE | SAC | SDE | IAC | IDF |
VB= | VE= | △Ei=
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WO=mgSAO | ||||
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
(2)下面是一位教師的《探究外力(重力)對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)》的教案,認(rèn)真閱讀下列材料,并回答問題:
【探究實(shí)驗(yàn)】外力(重力)對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系
(一)提供的實(shí)驗(yàn)器材有:電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、刻度尺。
(二)請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)已有的知識(shí),結(jié)合提供的實(shí)驗(yàn)器材,在小組討論的基礎(chǔ)上,寫出你們的實(shí)驗(yàn)方案。討論時(shí)請(qǐng)圍繞下列問題進(jìn)行:
①如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。(實(shí)驗(yàn)結(jié)束后叫學(xué)生上臺(tái)演示其實(shí)驗(yàn)操作過程)
【師生探討】將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器側(cè)放于桌面上,使限位孔伸出桌面外,將夾有重錘的紙帶從下向上穿過限位孔,用一手壓住打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,另一手提住紙帶的上端,使紙帶豎直,重錘緊靠在下邊的限位孔處,先開啟電源使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作,然后放手使紙帶在重錘的帶動(dòng)下自由下落,結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),利用打了點(diǎn)的紙帶來計(jì)算重力所做的功WG與動(dòng)能變化量ΔEk的定量關(guān)系。
②如何計(jì)算重力所做的功WG和動(dòng)能的變化量ΔEk。
【師生探討】在紙帶上取兩個(gè)合適的點(diǎn)(如下圖中紙帶上的B點(diǎn)和E點(diǎn)),用刻度尺測(cè)出這兩點(diǎn)間的距離sBE,根據(jù)功的定義可知:WG=mgsBE,采用求平均速度的方法求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B、E兩點(diǎn)時(shí),重錘的速度vb和vE,再根據(jù)動(dòng)能的計(jì)算式Ek=12mv2計(jì)算打B、E兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能及其動(dòng)能的差值ΔEk。
③需要測(cè)量和記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):(實(shí)驗(yàn)后由學(xué)生用圖示方式板書出來)
④如何設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格:(學(xué)生板書并填入實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù))
sBE | sAC | sDF | tAC | tDF |
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(三)操作實(shí)驗(yàn),測(cè)量和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(四)數(shù)據(jù)處理表格:(學(xué)生板書并填入數(shù)據(jù)處理結(jié)果)
vb= | vE= | EkB=mvB2 | EkE=mvE2 | ΔEk=EkE-EkB | WG=mgsBE |
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(五)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),比較得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
【生】通過數(shù)據(jù)處理可知:重力所做的功WG與物體動(dòng)能的改變量ΔEk在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。
請(qǐng)你在“(四)數(shù)據(jù)處理表格:”中,補(bǔ)寫出vb和vE的表達(dá)式。
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
閱讀下列材料,并結(jié)合材料解題
開普勒從1909年——1919年發(fā)表了著名的開普勒行星三定律:
第一定律:所有的行星分別在大小不同的橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng),太陽在這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上
第二定律:太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積
第三定律:所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等
實(shí)踐證明,開普勒三定律也適用于人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng),如果人造地球衛(wèi)星沿半徑為r的圓形軌道繞地球運(yùn)動(dòng),當(dāng)開動(dòng)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后,衛(wèi)量速度降低并轉(zhuǎn)移到與地球相切的橢圓軌道,如圖問在這之后,衛(wèi)星經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間著陸?空氣阻力不計(jì),地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,圓形軌道作為橢圓軌道的一種特殊形式。
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
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