题目内容

9．阅读短文，回答问题．
沼气是当前已开发和使用的一种新型能源．通过将农村大量的秸秆、人畜粪便等发酵来获取沼气，利用沼气来烧水做饭、点灯照明．如图甲是一农户沼气池及使用沼气的示意图．
为了有利于产气和保证燃烧用气时的压力相对稳定，该沼气池内的气压值应控制在1.08×105Pa～1.12×105Pa之间．为了测量沼气池内的气压，设计了如图乙所示的电路．其中，电源电压恒为6V，定值电阻R0=14Ω，RL是力敏电阻，其电阻值随受到的气压变化关系如下表：
气压p/×105Pa1.021.041.061.081.101.12
力敏电阻RL/Ω2218141062

（1）沼气属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源．在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有方向性的．
（2）一盏沼气灯与一盏40W白炽灯正常发光时的亮度相当．若每天按3h计算，该农户使用这盏沼气灯一个月能节约3.6 kW•h的电能．（一个月按30天计）
（3）在一标准大气压下，若沼气灶正常工作时，将一壶质量为2.5kg、温度为20℃的水烧开，需要消耗沼气0.14m3．则壶内水所吸收的热量为8.4×105J，该沼气灶烧水时的热效率约为30%．（已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），沼气的热值约为2.0×107J/m3）
（4）根据表中的数据，请在图丙坐标系中画出力敏电阻RL与气压p之间的关系图线．当图乙电路中的电流表示数为0.2A时，该沼气池内的沼气压强为1.05×105Pa．该农户此时不能（选填“能”或“不能”）使用这个沼气池中的沼气来正常烧火做饭．将图乙中电流表表盘的相关刻度值转化为对应的气压值，制成一个简易气压计，该气压计的刻度值分布是不均匀（选填“均匀”或“不均匀”）的．

分析 （1）像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源；能量转化和转移是有方向性的；
（2）由W=Pt计算沼气灯一个月工作消耗的能量，即节约的电能；
（3）一标准大气压下水的沸点为100℃，已知水的质量和比热容以及初温、末温，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
根据Q放=Vq求出沼气完全燃烧释放的热量，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%求出烧水过程的效率；
（4）由表中数据描点连线画出图象；
由图乙知，R0与RL串联，由电路特点和欧姆定律计算电流表示数为0.2A时RL的阻值，由图象可知此时沼气压强，从而判断是否可正常烧火做饭；
表示出电路中电流，由此判断气压计的刻度值分布是否均匀．

解答 解：
（1）沼气是可再生资源，在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，说明在能的转化和转移的过程中，能量转化和转移是有方向性；
（2）一盏沼气灯与一盏40W白炽灯正常发光时的亮度相当，所以一个月沼气灯消耗的能量（节约的电能）：
W=Pt=0.04kW×3h×30=3.6kW•h；
（3）在一标准大气压下，水的沸点是100℃，
水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×105J；
0.14m3的天然气完全燃烧天然气放出的热量：
Q放=Vq=0.14m3×2.0×107J/m3=2.8×106J，
烧水过程的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{2.8×1{0}^{6}J}$×100%=30%．
（4）由表中数据描点连线画出图象，如图所示：
；
由图乙知，R0与RL串联，电流表测电路中电流，
由电路特点和欧姆定律可得电流表示数为0.2A时RL的阻值：
RL=$\frac{U}{I}$-R0=$\frac{6V}{0.2A}$-14Ω=16Ω，
由图象可知此时沼气压强为1.05×105Pa，由题知，沼气池内的气压值应控制在1.08×105Pa～1.12×105Pa之间．所以此时不能正常烧火做饭；
电流表表盘的相关刻度值转化为对应的气压值，制成一个简易气压计，电路中电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{14Ω+{R}_{L}}$，I与RL不成正比，所以该气压计的刻度值分布不均匀．
故答案为：（1）可再生；方向性；（2）3.6；（3）8.4×105；30；（4）见上图；1.05×105；不能；不均匀．

点评 本题以农村沼气使用为情景考查了能源分类、电能、热量、效率、电阻计算等，考查知识点多，综合性强，正确理解题意是关键．

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