Question

目前电能都是通过电网采用有线方式传输的．人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池．现在，一个科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现．
（1）实现无线传输能量，涉及能量的

发射

、传播和接收．
（2）科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波

C

A．在传输中很多能量被吸收
B．在传播中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量
D．传输能量易造成电磁污染
（3）如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测得P和R的部分数据如下表：

R（m）	1	2	4	5	x	10
P（W）	1600	400	100	y	25	16

①上表中的x=

8

，y=

64

．
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系为

PR²=1600

．
（4）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图实验测得，接在乙线圈上的电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%．
①若用该装置给充电功率为10W的电池充电，则损失的功率为

18.6

 W．
②若给甲线圈接入电压为220V的电源，测得该线圈中的电流为0.195A．这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为

15.0

 W．
（5）由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验室阶段．为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题．

仪器体积过大、对人体有伤害，传输距离太短等

．

Answer 1

分析：（1）电磁波要发射、传播和接收；
（2）电磁波的传播具有全向性，效率低；
（3）分析表格数据，会发现接收的能量与距离的平方成反比；
（4）根据能量守恒定律列式求解即可；
（5）从实际情况出发考虑即可．

解答：解：（1）像电磁波一样，无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程．
（2）电磁波可以向各个方向传播，而电能的输送需要定向传播．
（3）由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR²=1600．
将R=5带入上式得P=64，所以y=64；将P=25带入得R=8，所以x=8．
（4）①由题意知，输电效率为η=35%，则
P_总=

P

η

=28.6W．
所以损失的功率为P_损=P_总-P=28.6-10=18.6W．
②甲线圈输入功率为P_总=UI=220×0.195=42.9W，
所以，乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P=P_总η=42.9W×35%=15.0W．
（5）因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向传播是均等的，无法有效地控制方向性，所以为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器需有很大的体积．同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害．
故答案为：（1）发射；
（2）C；
（3）①8，64；②PR²=1600；
（4）①18.6；　②15.0；
（5）仪器体积过大、对人体有伤害，传输距离太短等．

点评：本题关键是明确设计思想和设计原理，要能够结合能量守恒定律进行分析，题目信息量大，要有耐心．