题目内容
(2009年全国初中应用物理知识竞赛)在一些农村地区建造的沼气池，通过将农村大量的秸秆、人畜粪便发酵来获取沼气，利用沼气来烧火做饭，点灯照明。沼气池的应用，不仅使上述资源得以更好的利用，同时也给生活带来了诸多便利，使环境得以改善。这是一个一举多得的惠民工程。图3所示为一农户的水压式沼气池的剖面简图。
说明：1．沼气池 2．水压池 3．进料口 4．密封盖 5．输气管 6．贮气室 7．沼气压力显示器 8．总阀门 9．U形管压强计(里面装有染成红色的水) l0．出料口盖板(不密封水压池，水压池仍与外面大气相通) 11．阀门
已知该农户家燃气灶的相关技术数据如下：
使用燃料 | 液化石油气 | 天然气 | 人工煤气 | 人工沼气 |
灶前压强(kPa) | 2.8 | 2.0 | 1.0 | 0.5 |
额定热流量（kW) | 普通炉 | 左：3.6 | 组合炉 | 左：3.6 |
右：4.0 | 右：3.6 | |||
单炉 | 4.0 |
取g=10 N／kg，水的比热容c水=4.2×l03J／(kg·℃)
（1）．根据图3所示，通过计算说明，该农户此时能否使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭?
（2）．有一天，该农户发现，沼气压强小于燃气灶的要求。为了能尽快利用沼气生火做饭，从物理学的角度看，可采取哪些措施?
（3）．若该农户所用的燃气灶是普通炉，通常情况下，普通炉中的右炉单独正常工作时，将一壶质量为2.5 kg、温度为20℃的水烧开，耗时约10 min。试估算右炉烧水的效率。
（4）．请你就如何提高燃气灶的效率问题谈淡你的设想。
解析：（1）.灶前沼气的压强p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa
因为p>0.5kPa，因此可以使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭。
（2）.可采取的措施有：通过进料口向沼气池中加水、加料或向水压池中加水等。如果通过进料口向沼气池中加适量的热水，则效果更佳。
（3）.一般说来，燃气灶正常工作时，燃气的燃烧是很充分的，我们可以视为燃气完全燃烧；再把当时的大气压看作是1标准大气压。
水吸收的热量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103×2.5×（100—20）J=8.4×105J.
燃气灶所放出的热量 Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106
右炉烧水的效率η=
×100%=
×100%=35%。
（4.）提高燃气灶热效率的设想如下：适当选用额定流量较大的炉具以缩短加热时间，从而缩短向环境散热时间，以减少热损失；及时清除水壶底部的水垢，以加快热传递；烧水时，水壶最好加盖。
【点评】此题以沼气应用为切入点，考查压强、热量、比热、效率及其相关知识点。
名校课堂系列答案
(2009全国初中应用物理知识竞赛题) 右图所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1只“220 V 40W”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2 ×104J／(min·m2)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10 h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以8 h计算。求：
（1）．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少?
（2）．若200 W的白炽灯与这种40 W的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势?(灯每天工作10 h，一年按365天计算)
额定电压/V | 额定功率/W | 平均寿命 | 每只售价/元 | 每度电费/元 | |
白炽灯 | 220 | 200 | 1000小时 | 2．0 | 0.5 |
电子节能灯 | 220 | 40 | 8000小时 | 20 | |
太阳能电池板 | 20年 | 1500 |
