能源的有效利用

能源的有效利用北京市京源學(xué)?？孪?/p>

亞洲最大的風(fēng)力發(fā)電廠--達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電廠“零排放”“零耗能”“零污染”——上海世博園區(qū)太陽能發(fā)電能力將達(dá)4.5兆瓦一、能源的類型太陽能是清潔的新能源，為了環(huán)保，我們要減少使用像煤炭這樣的常規(guī)能源而大力開發(fā)新能源。劃分下列能源的類別，把編號(hào)填入相應(yīng)的表格。①石油

②地?zé)崮?/p>

③核能

④天然氣

⑤風(fēng)能

⑥潮汐能

類別編號(hào)新能源

常規(guī)能源②③⑤⑥

①④低碳綠色新能源技術(shù)閃耀上海世博會(huì)一、能源的類型一、能源的類型1.上海世博會(huì)于2010年5月1日精彩開幕。各場(chǎng)館新穎的環(huán)保設(shè)計(jì)、新能源汽車的閃亮登場(chǎng)、太陽能的廣泛利用……令人耳目一新?！耙磺惺加谑啦?huì)！”—世博會(huì)展現(xiàn)的高科技將使我們的生活更美好。中國(guó)館、世博中心和主題館等主要場(chǎng)館，太陽能的利用規(guī)模達(dá)到了歷屆世博會(huì)之最，總發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到4.6×103kW。設(shè)太陽能電池板的發(fā)電效率為18%，已知地球表面每平方米接收太陽能的平均輻射功率為1.353kW，那么所使用的太陽能電池板的總面積為

m2思考：地球表面每平方米接收太陽能的平均輻射功率是如何計(jì)算出的？對(duì)太陽能的利用效率你有哪些合理建議？2.

風(fēng)力發(fā)電作為一種無污染、低成本的電力產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景廣闊。我國(guó)風(fēng)力資源豐富，到2000年底，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總裝機(jī)容量以達(dá)264萬千瓦。風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉輪的動(dòng)能，在將葉輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。⑴設(shè)空氣的密度為ρ，每個(gè)葉輪的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，正對(duì)葉輪的水平風(fēng)速為v，整個(gè)發(fā)電機(jī)的效率為η，那么每臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電功率P為多大？⑵我國(guó)研制wd-646型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每個(gè)葉輪L=22m，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到15m/s時(shí)，其輸出電功率可達(dá)600KW。求該風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η。（空氣的密度為1.29kg/m3）一、能源的類型一、能源的類型在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能，簡(jiǎn)述可采取的措施。一、能源的類型3.建于浙江江廈的雙向潮汐電站是我國(guó)第一座潮汐電站。潮汐發(fā)電就是利用潮水漲落產(chǎn)生的水位差來發(fā)電。由于太陽和月球?qū)Ｋ淖饔昧Γㄒ绷Γ┡c它們的質(zhì)量成正比，與它們到地球的距離的三次方成反比，已知太陽的質(zhì)量M1=2.00×1030kg，月球的質(zhì)量M2=7.36×1022kg，地日距離R1=1.50×1011m，地月距離R2=3.84×108m，則太陽與月球?qū)Ｋ囊绷Υ笮≈葹镕1∶F2=＿＿＿。一、能源的類型一、能源的類型超級(jí)月亮2011年3月19日地月距離示意圖超級(jí)月亮（Supermoon）是指月亮距離地球近距離的狀態(tài)，據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，2011年3月19日，月球?qū)⒌竭_(dá)19年來距離地球最近位置，屆時(shí)它與地球的距離將僅有35萬多公里，看起來會(huì)異常巨大。有網(wǎng)友把2011年3·11日本本州島海域地震等災(zāi)難和“超級(jí)月亮”扯到了一起，天文學(xué)家則稱超級(jí)月亮影響日本地震海嘯之說等猜測(cè)毫無科學(xué)依據(jù)。

3.圖3為潮汐發(fā)電的示意圖。左側(cè)是大海，中間有水壩，水壩下裝有發(fā)電機(jī)，右側(cè)是水庫。當(dāng)漲潮到海平面最高時(shí)開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫，發(fā)電機(jī)在水流的推動(dòng)下發(fā)電，待庫內(nèi)水面升至最高點(diǎn)時(shí)關(guān)閉閘門；當(dāng)落潮到海平面最低時(shí)，開閘放水發(fā)電。設(shè)某潮汐發(fā)電站發(fā)電有效庫容V

=3.6×106m3，平均潮差Δh=4.8m，一天漲落潮兩次，發(fā)電四次。水流發(fā)電的效率η1

=10％。求該電站一天內(nèi)利用潮汐發(fā)電的平均功率P；一、能源的類型三輛電動(dòng)車80天環(huán)游世界零排放車抵達(dá)坎昆二、電能的輸出二、電能的輸出1．把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動(dòng)車。而動(dòng)車組就是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛（動(dòng)車）加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛（也叫拖車）編成一組，就是動(dòng)車組，如圖所示。假設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等。若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為120km/h；則6節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為A．120km/hB．240km/hC．320km/hD．480km/h二、電能的輸出2.（07北京理綜）環(huán)保汽車將為2008年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量m＝3×103kg。當(dāng)它在水平路面上以v＝36km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I＝50A，電壓U＝300V。在此行駛狀態(tài)下⑴求驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電；⑵若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10m/s2）；⑶設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計(jì)算結(jié)果，簡(jiǎn)述你對(duì)該設(shè)想的思考。已知太陽輻射的總功率P0＝4×1026W，太陽到地球的距離r＝1.5×1011m，太陽光傳播到達(dá)地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。3.（2008年理科綜合北京卷）23、（18分）風(fēng)能將成為21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的功能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱，發(fā)電機(jī)等，如圖所示。⑴利用總電阻R＝10Ω的線路向外輸送風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能。輸送功率P0＝300kW，輸電電壓U＝10kW，求導(dǎo)線上損失的功率與輸送功率的比值；

二、電能的輸出⑵風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接受風(fēng)能的面積。設(shè)空氣密度為ρ，氣流速度為v，風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r．求單位時(shí)間內(nèi)流向風(fēng)輪機(jī)的最大風(fēng)能Pm；在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接受的風(fēng)能，簡(jiǎn)述可采取的措施。⑶已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與Pm成正比．某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速v1＝9m/s時(shí)能夠輸出電功率P1＝540kW。我國(guó)某地區(qū)風(fēng)速不低于v2＝6m/s的時(shí)間每年約為5000小時(shí)，試估算這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在該地區(qū)的最小年發(fā)電量是多少千瓦時(shí)。

二、電能的輸出二、電能的輸出4．如圖所示，傾角為18°的皮帶運(yùn)輸機(jī)的皮帶始終繃緊，且以恒定速度v＝1.4m/s運(yùn)動(dòng)，兩輪相距L＝51.8m，在傳送帶的最低點(diǎn)，漏斗中的煤自由落到傳送帶上（可認(rèn)為煤的初速度為0），傳送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。煤與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4。本題計(jì)算中取sin18o=0.31，cos18o=0.95①物體從A運(yùn)動(dòng)到B共需多少時(shí)間?②物體從A運(yùn)動(dòng)到Ｂ,皮帶對(duì)物體所做的功是多少?③電動(dòng)機(jī)由于傳送50kg的煤多消耗的電能是多少?(取g＝10m/s2）圖2θ二、電能的輸出④傳送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，1秒鐘有m=50kg的煤從漏斗中落到傳送帶上。帶動(dòng)傳送帶的電動(dòng)機(jī)將輸入電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η2

=80%，電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能的20%用來克服傳送帶各部件間的摩擦（不包括傳送帶與煤之間的摩擦）以維持傳送帶的正常運(yùn)行。若用潮汐發(fā)電站（見一、3題）發(fā)出的電給傳送機(jī)供電，能同時(shí)使多少臺(tái)這樣的傳送機(jī)正常運(yùn)行？