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______________、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(　　)

A．在传输中很多能量被吸收

B．在传输中易受山脉阻隔

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，实验测量P和R的部分数据如下表：

R/m	1	2	4	5	x	10
P/W	1 600	400	100	y	25	16

①上表中的x＝________，y＝________。

②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为________。

(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25－1所示。实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。

图25－1

①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失功率为________W。

②若把甲线圈接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。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________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。

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Answer 1

【答案】

(1)发射　(2)C　(3)①8　64　②PR²＝1 600　(4)①18.6　②15　(5)仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等等。

【解析】(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＝1 600。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＝28.6 W，

所以损失的功率为P_损＝P_总－P＝28.6 W－10 W＝18.6 W。

②甲线圈输入功率为P_总＝UI＝220×0.195 W＝42.9 W，

所以，乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P＝P_总η＝42.9×35% W＝15.0 W。

(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，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。)

思路分析：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。根据数据分析计算；损失的功率为总功率与利用的功率只差，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，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。)

试题点评：本题理论上考查了实现无线传输电能的过程