Question

12．特高压输电是构建能源互联网的关键．正在建设中的新疆准东--皖南特高压输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程．
（1）准东--皖南特高压输电输送的电能是由准东火电厂通过煤的燃烧获得的．煤属于化石（填“化石”或“非化石”）能源，由于煤的燃烧会产生大量二氧化碳．加剧地球的温室效应，故准东火电厂采用了先进技术以达到低排放环保要求．新疆的清洁能源风能和太阳能也十分丰富，风能属于可再生（填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能路灯的能量转化方式属于光电（填“光热”、“光电”或“光化”）转换．
（2）准东--皖南特高压输电线路上，一座座铁塔矗立在沿线的大地上，在阳光的照射下，铁塔在地面上的影子清晰可见．影子是由于光的直线传播形成的，从日出到日落，铁塔在地面上的影子在缓慢的顺（填“顺”或“逆”）时针转动．输电线路跨越河流时，从平静的水面上看到的“铁塔”是由于光的反射（填“反射”或“折射”）形成的，河水中的鱼看到的“铁塔”高度比铁塔的实际高度高（填“高”或“低”）．
（3）准东--皖南特高压输电为直流输电．输电电流稳定时，在输电导线周围会产生磁场，不会（填“会”或“不会”）形成电磁波．安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生电弧（填“电弧”或“跨步电压”）触点．为了防雷，特高压输电线路安装了用导体（填“导体”或“绝缘体”）材料做成的避雷线．
（4）准东--皖南特高压输电电压为1.1×10⁶V．当输送的电功率为1.1×10¹⁰W时，输电电流为1×10⁴A．1h输送的电能为1.1×10⁷度，若此时输电导线上消耗的电功率为5.5×10⁸W，则输电导线的总电阻为5.5Ω，当输送的电功率不同时，若输送的电功率用P_输表示，输电导线上消耗的电功率用P_耗表示，则P_耗与P_输的二（填“一”或“二”）次方成正比．

Answer 1

分析 （1）能够短时间从自然界得到补充的是可再生能源，不能得到补充的是不可再生能源．煤完全燃烧产生的二氧化碳使“温室效应”加剧；根据能量转化过程中消耗的能量与获得的能量可对能量的转化做出判断．同时会根据定义区分可再生能源与非可再生能源能．
（2）在生活中，激光准直、小孔成像、影子的形成、日食月食的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的；
光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的；
光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时，就会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼、凸透镜成像等都是光的折射形成的．
（3）电磁波是由变化电磁场产生的，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波．
高压线或高压设备所带的高电压，有可能击穿它们与人体之间的空气，发生放电现象，在电流通过人体时，造成电烧伤，甚至死亡，这就是高压电弧触电；高压输电铁塔最上面的两条导线是避雷线，避雷线主要起防雷击作用；
（4）根据P=UI可求得输电电流，根据P=$\frac{W}{t}$可求得1h输送的电能，根据P=I²R可求得输电导线的总电阻；
输电线上的电流I=$\frac{P}{U}$，则P_损=I²R=$\frac{{P}^{2}}{{U}^{2}}$R，由此可得出结论．

解答 解：（1）煤是化石能源，属于不可再生能源，煤完全燃烧产生的二氧化碳加剧地球的温室效应；
风能、水能和太阳能属于可再生能源；
太阳能利用可以光热转换、光化转换或光电转换，能量转化过程中总量保持不变，太阳能路灯的能量转化方式属于光电转换；
（2）影子的形成说明光是沿直线传播的，由于光的直线传播，被物体挡住后，物体后面就会呈现出阴影区域，就是影子；
从日出到日落，根据光的直线传播可知，铁塔在地面上的影子在缓慢的顺时针转动；
平静水面上铁塔的倒影，属于平面镜成像，是由于光的反射形成的；
河水中的鱼看见岸上的铁塔，是铁塔的反射的光斜射到水面时发生折射，水中的折射光线靠近法线，进入鱼的眼睛，而鱼逆着光的方向看上去形成的虚像，所以比实际位置高；
（3）稳定电流在周围空间可以产生稳定的磁场，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波；所以电流稳定时不会形成电磁波．
高压线和高压带电设备在正常运行时，所带电压常常是几千伏，几万伏甚至是几十万伏，在人体离它们较近时，高压线或高压设备所带的高电压，有可能击穿它们与人体之间的空气，发生放电现象，在电流通过人体时，造成电烧伤，甚至死亡，这就是所谓的高压电弧触电．
高压输电铁塔最上面的两条导线是用导体材料做成的避雷线，防止雷直接击到输电线上，这两条线一般与铁塔相连，将电流引入大地．
（4）由P=UI可得，输电电流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.1×1{0}^{10}W}{1.1×1{0}^{6}V}$=1×10⁴A，
由P=$\frac{W}{t}$可得，1h输送的电能：W=Pt=1.1×10⁷kW×1h=1.1×10⁷kW•h，
若此时输电导线上消耗的电功率P′=5.5×10⁸W时，由P=I²R可得输电导线的总电阻：
R=$\frac{P′}{{I}^{2}}$=$\frac{5.5×1{0}^{8}W}{（1{0}^{4}A）^{2}}$=5.5Ω；
当输送的电功率不同时，输电线上的电流I=$\frac{{P}_{输}}{U}$，
输电线上消耗的功率：P_耗=I²R=${（\frac{{P}_{输}}{U}）}^{2}$R=$\frac{{P}_{输}^{2}}{{U}^{2}}$R，
由此可知，P_耗与P_输的 二次方成正比，与输送电压的二次方成反比．
故答案为：（1）化石；温室；可再生；光电；
（2）直线传播；顺；反射；高；
（3）磁；不会；电弧；导体；
（4）1×10⁴；1.1×10⁷；5.5；二．

点评 本题考查了能源的分类、电功的计算、电功率的计算等多个知识点，涉及到新开发的太阳能路灯使用时的能量转化，注重了物理和生活的联系，应认真审题，明确题目中的物理情景，合理选用物理规律求解．