Question

9．閱讀短文，回答問題．
沼氣是當前已開發(fā)和使用的一種新型能源．通過將農(nóng)村大量的秸稈、人畜糞便等發(fā)酵來獲取沼氣，利用沼氣來燒水做飯、點燈照明．如圖甲是一農(nóng)戶沼氣池及使用沼氣的示意圖．
為了有利于產(chǎn)氣和保證燃燒用氣時的壓力相對穩(wěn)定，該沼氣池內(nèi)的氣壓值應控制在1.08×10⁵Pa～1.12×10⁵Pa之間．為了測量沼氣池內(nèi)的氣壓，設計了如圖乙所示的電路．其中，電源電壓恒為6V，定值電阻R₀=14Ω，R_L是力敏電阻，其電阻值隨受到的氣壓變化關系如下表：

氣壓p/×105Pa	1.02	1.04	1.06	1.08	1.10	1.12
力敏電阻RL/Ω	22	18	14	10	6	2

（1）沼氣屬于可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．在燒水過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性的．
（2）一盞沼氣燈與一盞40W白熾燈正常發(fā)光時的亮度相當．若每天按3h計算，該農(nóng)戶使用這盞沼氣燈一個月能節(jié)約3.6 kW•h的電能．（一個月按30天計）
（3）在一標準大氣壓下，若沼氣灶正常工作時，將一壺質(zhì)量為2.5kg、溫度為20℃的水燒開，需要消耗沼氣0.14m³．則壺內(nèi)水所吸收的熱量為8.4×10⁵J，該沼氣灶燒水時的熱效率約為30%．（已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），沼氣的熱值約為2.0×10⁷J/m³）
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請在圖丙坐標系中畫出力敏電阻R_L與氣壓p之間的關系圖線．當圖乙電路中的電流表示數(shù)為0.2A時，該沼氣池內(nèi)的沼氣壓強為1.05×10⁵Pa．該農(nóng)戶此時不能（選填“能”或“不能”）使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做飯．將圖乙中電流表表盤的相關刻度值轉(zhuǎn)化為對應的氣壓值，制成一個簡易氣壓計，該氣壓計的刻度值分布是不均勻（選填“均勻”或“不均勻”）的．

Answer 1

分析 （1）像水能、風能、太陽能、生物質(zhì)能等都是能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期內(nèi)不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源；能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性的；
（2）由W=Pt計算沼氣燈一個月工作消耗的能量，即節(jié)約的電能；
（3）一標準大氣壓下水的沸點為100℃，已知水的質(zhì)量和比熱容以及初溫、末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
根據(jù)Q_放=Vq求出沼氣完全燃燒釋放的熱量，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出燒水過程的效率；
（4）由表中數(shù)據(jù)描點連線畫出圖象；
由圖乙知，R₀與R_L串聯(lián)，由電路特點和歐姆定律計算電流表示數(shù)為0.2A時R_L的阻值，由圖象可知此時沼氣壓強，從而判斷是否可正常燒火做飯；
表示出電路中電流，由此判斷氣壓計的刻度值分布是否均勻．

解答 解：
（1）沼氣是可再生資源，在燒水過程中，大量向外散失的能量不會自動再匯集回來，說明在能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有方向性；
（2）一盞沼氣燈與一盞40W白熾燈正常發(fā)光時的亮度相當，所以一個月沼氣燈消耗的能量（節(jié)約的電能）：
W=Pt=0.04kW×3h×30=3.6kW•h；
（3）在一標準大氣壓下，水的沸點是100℃，
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J；
0.14m³的天然氣完全燃燒天然氣放出的熱量：
Q_放=Vq=0.14m³×2.0×10⁷J/m³=2.8×10⁶J，
燒水過程的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{2.8×1{0}^{6}J}$×100%=30%．
（4）由表中數(shù)據(jù)描點連線畫出圖象，如圖所示：
；
由圖乙知，R₀與R_L串聯(lián)，電流表測電路中電流，
由電路特點和歐姆定律可得電流表示數(shù)為0.2A時R_L的阻值：
R_L=$\frac{U}{I}$-R₀=$\frac{6V}{0.2A}$-14Ω=16Ω，
由圖象可知此時沼氣壓強為1.05×10⁵Pa，由題知，沼氣池內(nèi)的氣壓值應控制在1.08×10⁵Pa～1.12×10⁵Pa之間．所以此時不能正常燒火做飯；
電流表表盤的相關刻度值轉(zhuǎn)化為對應的氣壓值，制成一個簡易氣壓計，電路中電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{14Ω+{R}_{L}}$，I與R_L不成正比，所以該氣壓計的刻度值分布不均勻．
故答案為：（1）可再生；方向性；（2）3.6；（3）8.4×10⁵；30；（4）見上圖；1.05×10⁵；不能；不均勻．

點評 本題以農(nóng)村沼氣使用為情景考查了能源分類、電能、熱量、效率、電阻計算等，考查知識點多，綜合性強，正確理解題意是關鍵．