閱讀下列材料,解答材料后的各個問題.

太陽向空間輻射的總功率為3.8×1026 W,太陽光從太陽到達地球需要8 min 20 s.輻射到地球上的太陽能以下列形式被利用和儲存:①使大地變熱,轉(zhuǎn)為內(nèi)能;②使空氣變熱形成風,轉(zhuǎn)為空氣流動的動能(可用于風力發(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、石油等形式儲存起來,可直接作為燃料),作為人和動物的食物.

(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,漲潮時水深20 m,此時關(guān)上水壩閘門,可使水位保持20 m不變.退潮時,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)某同學為測量地表植物吸收太陽能的本領(lǐng),做了如下實驗: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,以各種形式被儲存起來,同時太陽還在繼續(xù)不斷地向地球輸送能量.因此,人們在能量應(yīng)用方面,一方面利用已儲存的能量,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)計成雙向發(fā)電,即漲潮、退潮各發(fā)一次電,計算的總發(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.


練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

下面是一位教師的《探究外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系實驗》的教案,認真閱讀下列材料,并回答問題:
[探究實驗]外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系
(一)提供的實驗器材有:電火花式打點計時器、紙帶、重錘、刻度尺.
(二)請同學們根據(jù)已有的知識,結(jié)合提供的實驗器材,在小組討論的基礎(chǔ)上,寫出你們的實驗方案.討論時請圍繞下列問題進行:
①如何設(shè)計實驗方案.(實驗結(jié)束后叫學生上臺演示其實驗操作過程)
[師生探討]:將打點計時器側(cè)放于桌面上,使限位也伸出桌面外,將夾有重錘的紙帶從下向上穿過限位孔,用一手壓住打點計時器,另一手提住約束的上端,使紙帶豎直,重錘緊靠在下邊的限位孔處,先開啟電源使打點計時器工作,然后放手使紙帶在重錘的帶動下自由下落,結(jié)果打點計時器在紙帶上打下一系列點,利用打了點的紙帶來計算重力所做的功WG與動能變化量△EK的關(guān)系.
②如何計算重力所做的功WG和動能的變化量△EK
[師生探討]:在紙帶上取兩個合適的點(如下圖中紙帶上的B點和E點),用刻度尺測出這兩點間的距離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計時器打B、E兩點時,重錘的速度vB和VE,再根據(jù)動能的計算式EK=
1
2
mv2計算打B、E兩點時的動能及其動能的差值△EK
③需要測量和記錄哪些實驗數(shù)據(jù):(實驗后由學生用圖示方式板書出來 )
精英家教網(wǎng)
④如何設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格:(學生板書并填入實驗記錄的數(shù)據(jù))

SBE SAC SDE IAC IDF
(三)操作實驗,測量和記錄實驗數(shù)據(jù).
(四)數(shù)據(jù)處理表格:(學生板書并趕往數(shù)據(jù)處理結(jié)果)

VB= VE= △Ei=
1
2
mvB2-
1
2
mvA2
WO=mgSAO
 
 
(五)處理實驗數(shù)據(jù),比較得出實驗結(jié)論:
[學生]:通過數(shù)據(jù)處理可知:
請你在“(四)數(shù)據(jù)處理表格”中補寫出vB和VE的表達式.并寫出實驗結(jié)論.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)讀出下面兩圖的讀數(shù):上圖________________cm,下圖________________mm。

   

(2)下面是一位教師的《探究外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系實驗》的教案,認真閱讀下列材料,并回答問題:

【探究實驗】外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系

(一)提供的實驗器材有:電火花式打點計時器、紙帶、重錘、刻度尺。

(二)請同學們根據(jù)已有的知識,結(jié)合提供的實驗器材,在小組討論的基礎(chǔ)上,寫出你們的實驗方案。討論時請圍繞下列問題進行:

①如何設(shè)計實驗方案。(實驗結(jié)束后叫學生上臺演示其實驗操作過程)

【師生探討】將打點計時器側(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,用一手壓住打點計時器,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,先開啟電源使打點計時器工作,然后放手使紙帶在重錘的帶動下自由下落,結(jié)果打點計時器在紙帶上打下一系列點,利用打了點的紙帶來計算重力所做的功WG與動能變化量ΔEk的定量關(guān)系。

②如何計算重力所做的功WG和動能的變化量ΔEk

【師生探討】在紙帶上取兩個合適的點(如下圖中紙帶上的B點和E點),用刻度尺測出這兩點間的距離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計時器打B、E兩點時,重錘的速度vb和vE,再根據(jù)動能的計算式Ek=12mv2計算打B、E兩點時的動能及其動能的差值ΔEk。

③需要測量和記錄哪些實驗數(shù)據(jù):(實驗后由學生用圖示方式板書出來)

④如何設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格:(學生板書并填入實驗記錄的數(shù)據(jù))

sBE

sAC

sDF

tAC

tDF

 

 

 

 

 

(三)操作實驗,測量和記錄實驗數(shù)據(jù)。

(四)數(shù)據(jù)處理表格:(學生板書并填入數(shù)據(jù)處理結(jié)果)

vb=

vE=

EkB=mvB2

EkE=mvE2

ΔEk=EkE-EkB

WG=mgsBE

 

 

 

 

 

 

(五)處理實驗數(shù)據(jù),比較得出實驗結(jié)論:

【生】通過數(shù)據(jù)處理可知:重力所做的功WG與物體動能的改變量ΔEk在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。

請你在“(四)數(shù)據(jù)處理表格:”中,補寫出vb和vE的表達式。

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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動,太陽在這個橢圓的一個焦點上

第二定律:太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積

第三定律:所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等

實踐證明,開普勒三定律也適用于人造地球衛(wèi)星的運動,如果人造地球衛(wèi)星沿半徑為r的圓形軌道繞地球運動,當開動制動發(fā)動機后,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)過多長時間著陸?空氣阻力不計,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

下面是一位教師的《探究外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系實驗》的教案,認真閱讀下列材料,并回答問題:
【探究實驗】外力(重力)對物體所做的功與物體動能的變化關(guān)系
㈠提供的實驗器材有:電火花式打點計時器、紙帶、重錘、刻度尺。
㈡請同學們根據(jù)已有的知識,結(jié)合提供的實驗器材,在小組討論的基礎(chǔ)上,寫出你們的實驗方案。討論時請圍繞下列問題進行:
①如何設(shè)計實驗方案。(實驗結(jié)束后叫學生上臺演示其實驗操作過程)
【師生探討】:將打點計時器側(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,用一手壓住打點計時器,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,先開啟電源使打點計時器工作,然后放手使紙帶在重錘的帶動下自由下落,結(jié)果打點計時器在紙帶上打下一系列點,利用打了點的紙帶來計算重力所做的功與動能變化量的定量關(guān)系。
②如何計算重力所做的功和動能的變化量。
【師生探討】:在紙帶上取兩個合適的點(如下圖中紙帶上的B點和E點),用刻度尺測出這兩點間的距離,根據(jù)功的定義可知:,采用求平均速度的方法求出打點計時器打B、E兩點時,重錘的速度vB和vE,再根據(jù)動能的計算式計算打B、E兩點時的動能及其動能的差值。
③需要測量和記錄哪些實驗數(shù)據(jù):(實驗后由學生用圖示方式板書出來)

④如何設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格:(學生板書并填入實驗記錄的數(shù)據(jù))
SBE
SAC
SDF
tAC
tDF
 
 
 
 
 
㈢操作實驗,測量和記錄實驗數(shù)據(jù)。
㈣數(shù)據(jù)處理表格:(學生板書并填入數(shù)據(jù)處理結(jié)果)
   
    




 
 
 
 
 
 
㈤處理實驗數(shù)據(jù),比較得出實驗結(jié)論:
【生】:通過數(shù)據(jù)處理可知:重力所做的功與物體動能的改變量在誤差允許的范圍內(nèi)是相等的。
  請你在“㈣數(shù)據(jù)處理表格:”中,補寫出的表達式。

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