题目内容

20．日益逼近的能源危机制约着现代社会的发展，开发和利用可再生能源是人类解决能源问题的重要措施之一．
（1）目前，煤、石油、天然气等化石燃料成为最主要的能源，从能源可否再生的角度看，它们是不可再生能源．它们的大量使用打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量迅速增加，导致全球气温升高．
（2）氢能源是我国正在开发的新能源之一．其使用的主要途径是设法构成原电池，从能量转换的角度看，原电池是一种化学能转化为电能的装置．
（3）如图是某种以蓄电池为能源的环保汽车，它的总质量是1000kg．
①如果它停放在水平路面上，轮胎与地面的总接触面积是800cm2，则该汽车对水平地面的压强是1.25×105Pa．（g取10N/kg）
②当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流为50A，输入电压为300V，在此状态下，驱动电机的输入功率为1.5×104W，若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率，则汽车所受阻力为900N．设想改用太阳能电池给该车供电，按阳光垂直照射时，地球表面每平方米面积上每秒内可获得800J的能量，太阳能电池的转化效率为20%计算，则需要太阳能电池的面积至少为93.75m2．
（4）未来的新能源哟啊能够大规模替代煤．石油．天然气等常规能源，从理想的角度考虑，它必须满足许多条件，如：必须足够丰富，可以保证长期使用，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的设备．应用技术必须成熟，可以保证大规模使用等，除此之外，你认为还必须满足什么条件？请写出一条环保．

分析 （1）能在自然界源源不断的获得的是可再生能源；在短时间内不能在自然界获得补充的属于不可再生能源．
大量消耗石油和煤炭还带来了环境污染问题，燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．
（2）电池工作时是将化学能转化为电能．
（3）①利用G=mg'求出汽车的重力，汽车对水平地面的压力等于其重力，又知受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$计算该汽车对水平地面的压强；
②知道驱动电机的输入电压和电流，根据P=UI求出驱动电机的输入功率；
根据效率公式求出牵引汽车前进的机械功率，再根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牵引力，汽车匀速直线行驶时受到的牵引力和受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件求出汽车所受阻力．
由地球表面每平方米面积上每秒内可获得800J的能量，太阳能电池的转换效率为20%计算出电池面积．
（4）从环保、污染少、节能等方面分析回答．

解答 解：（1）从能源可否再生的角度看，煤、石油、天然气等化石燃料属于不可再生能源．
煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．
（2）电池在工作时将化学能转化为电能．
（3）①汽车的重力：G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N，
汽车对水平地面的压力：F=G=1×104N，
该汽车对水平地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1×1{0}^{4}N}{800×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.25×105Pa；
②在此行驶状态下，驱动电机的输入功率：P=UI=300V×50A=1.5×104W；
驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率，
所以牵引汽车前进的机械功率：P′=P×90%=1.5×104W×90%=1.35×104W，
因为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，且v=54km/h=$\frac{54}{3.6}$m/s=15m/s，
所以，汽车受到的牵引力：F=$\frac{P′}{v}$=$\frac{1.35×1{0}^{4}W}{15m/s}$=900N，
因为汽车匀速直线行驶时受到的牵引力和受到的阻力是一对平衡力，
所以汽车所受阻力：f=F=900N．
阳光垂直照射时，地球表面每平方米面积上热功率P1=$\frac{W}{t}$=$\frac{800J}{1s}$=800W．
由题意得800W×S×20%=1.5×104W，可得S=$\frac{1.5×1{0}^{4}W}{800W×20%}$=93.75m2．
（4）人类社会的不断进步，必然会带来新一轮的能源革命，未来的新能源必须满足环保的条件．
故答案为：（1）不可再生；二氧化碳；（2）化学能；
（3）①1.25×105；②1.5×104；900；93.75；
（4）环保．

点评 本题是一道电学和力学的综合应用题，考查化石能源的污染问题、电池的能量转化、以及能量效率的应用和能源开发问题、重力公式的应用、压强大小的计算、电功率公式和效率公式、功率公式、二力平衡条件的应用等，关键是公式及其变形式的灵活应用，计算过程要注意单位的换算．

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