Question

【題目】閱讀短文，解答問題．

如圖所示是我國第一艘太陽能混合動力游船“尚德國盛號”．其最具特色的太陽翼采用高效晶硅異型太陽能電池板拼裝而成，整艘船最多可容納170位旅客，滿載時排水量為60噸．“尚德國盛號”駕駛室里有﹣個GPS（全球衛星定位系統）接收器裝置，全船照明均采用節能型燈泡及LED燈，大大降低能源損耗，“尚德國盛號”年發電量可達1.7×104 kWh，相當于每年節約標準煤約6.2×103kg，每年可減少二氧化碳排放量約15.7t．

（1）衛星通過發射________ 向GPS接收器傳送信息．太陽能是_________能源（選填“常規”或“新”），太陽能電池板是將太陽能轉化為________ ．

（2）如果該船滿載乘客從東海駛入黃浦江，游船所受到的浮力為_________N，船體排開水的體積________ （選填“減小”、“增大”或“不變”）．（已知g取10N/kg，ρ海水＞ρ江水）．

（3）LED燈是一種高效的節能光源，該LED燈泡的額定電壓為36V、額定功率為3W，若它每天正常發光5h，一個月（30天）消耗的電能是________ kWh，與普通白熾燈相比，在達到相同亮度的條件下，假設LED燈可以節約90%的電能，則這個LED燈與功率為________ W的白熾燈亮度相當．

（4）該游船三相交流變頻電機采用交流調速方式，在效率一定時，其耗電功率與轉速的立方成正比，而行駛速度與電機轉速成正比，下列關于游船勻速直線行駛時，所受阻力f與車速v的關系圖線，如圖中正確的是_________

（5）若僅采用標準煤給“尚德國盛號”提供電能，為使其仍達到現行的年發電量，則完全燃燒標準煤產生的內能轉化成電能的效率是______ ． （已知標準煤的熱值為3.0×107J/kg）

Answer 1

【答案】電磁波 新 電 6×105 增大 0.45 30； D 32.9

【解析】

（1）GPS（全球衛星定位系統）是通過接受衛星所發射的電磁波來實現信息傳送的；常規能源有煤、石油、天然氣；新能源有太陽能、水能、核能等；太陽能電池將太陽能轉化為電能；

（2）船滿載排水量是指排開水的質量，利用G＝mg可求其重力，利用阿基米德原理可得受到的浮力；船滿載乘客從東海駛入黃浦江，都是漂浮，根據物體的漂浮條件確定受到的浮力變化情況，然后根據阿基米德原理判斷船體排開水體積的變化；

（3）求出正常工作時間，利用W＝Pt求消耗的電能；假設LED燈和白熾燈相比可以節約90%的電能，求出白熾燈消耗的電能，利用P＝求白熾燈的功率；

（4）由于在效率一定時，其耗電功率與轉速的立方成正比，而行駛速度與電機轉速成正比，再由P＝Fv＝fv可知，所受阻力f與車速v的關系圖線；

（5）根據Q＝mq求出完全燃燒6.2×103kg標準煤產生的內能，把電能的單位換算成焦耳，然后利用效率公式求出完全燃燒標準煤產生的內能轉化成電能的效率．

（1）衛星通過發射電磁波向GPS接收器傳送信息．太陽能屬于新能源，太陽能電池板是將太陽能轉化為電能；

（2）滿載時排水量＝60t＝6×104kg，受到的浮力g＝6×kg×10N/kg＝6×N；船滿載乘客從東海駛入黃浦江，都是漂浮，受到的浮力都等于船和乘客總重，受到的浮力不變；因海水的密度大于河水的密度，所以根據g可知，船體排開水的體積將增大；

（3）正常工作時間：t＝5h×30＝150h，消耗的電能：W＝Pt＝0.003kW×150h＝0.45kWh；假設LED燈和白熾燈相比可以節約90%的電能，則LED燈消耗的電能為白熾燈消耗電能的10%；白熾燈消耗的電能：＝0.45kWh10%＝4.5kWh，白熾燈的功率：＝0.03kW＝30W．

（4）設電機的轉速為n，船的行駛速度為v，根據題意得：P電＝k1n3 ----①（k為比例系數，下同）游船勻速行駛時，獲得的機械能v＝fv------②，設效率為η，所以η，即fv＝k1n3-----③而行駛速度與電機轉速成正比，所以v＝k2n-----④則轉速n＝------⑤，把⑤代入③整理得：f＝(是一個定值，設為新的比例函數)，由此說明阻力f與船速v的平方成正比，其關系為二次函數，圖象為開口向上的拋物線．故選D；

（5）完全燃燒6.2×103kg標準煤產生的內能：Q＝mq＝6.2×103kg×3.0×107J/kg＝1.86×1011J，每年的發電量：W＝1.7×104 kWh＝1.7×104×3.6×106J＝6.12×1010J，轉化效率：η＝×100%＝≈32.9%．