【正文】 部轉(zhuǎn)化為熱能）（煤氣的熱值約為 107J/m3 ） 【考點(diǎn)】歐姆定律的應(yīng)用；電功率的計(jì)算；電功與熱量的綜合計(jì)算． 【分析】（ 1）當(dāng)開關(guān) S 置于 bc 時(shí)，電路為 R1的簡(jiǎn)單電路，熱水器處于保溫狀態(tài)，知道保溫功率，根據(jù) P= 求出電熱絲 R1的阻值； （ 2）當(dāng)開關(guān) S 置于 cd 時(shí)， R R2 并聯(lián)，為加熱狀態(tài)，分別求出支路電流，再根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點(diǎn)求出干路電流即可選擇合適的導(dǎo)線； （ 3）根據(jù) Q=W=UIt 求出電熱水器正常工作 10min 所產(chǎn)生的熱量，再根據(jù) Q 放 =mq求出這些熱量相當(dāng)于完全燃燒煤氣的體積． 【解答】解：（ 1）電熱水器保溫時(shí)，只有 R1工作， 由 P= 可得，電熱絲 R1的阻值： R1= = =44Ω； （ 2）電熱水器加熱時(shí)， R1與 R2并聯(lián)工作， 因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等， 所以，通過兩電熱絲的電流分別為： I1= = =5A， I2= = =25A， 因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和， 所以，干路中的電流： I=I1+I2=5A+25A=30A＜ 37A， 所以應(yīng)選擇表中橫截面積為 4mm2的銅芯導(dǎo)線； （ 3）電熱水器產(chǎn)生的熱量： Q=W=UIt=220V 30A 10 60s= 106J， 由 Q=Q 放 =mq 可得，所需煤氣的體積： V= = =． 答：（ 1）電熱絲 R1的阻值為 44Ω； （ 2）從用電安全角度考慮，安裝該電熱水器時(shí)，至少應(yīng)選擇橫截面積為 4mm2的銅芯導(dǎo)線； （ 3）在加熱狀態(tài)下，電熱水器正常工作 10min 所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于完全燃燒． 六、綜合能力題：（本題 3 小題，共 18 分） 21．如圖甲是我國某公路兩旁風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的外景，其中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)機(jī)葉片和發(fā)動(dòng)機(jī)組成；該風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系圖象如圖乙所示．請(qǐng)回答： （ 1）風(fēng)力發(fā)電利用的是風(fēng)能，風(fēng)能是清潔的、 可再生 （選填 “可再生 ”或 “不可再生 ”）能源； （ 2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用 電磁感應(yīng) 原理把 機(jī)械能 轉(zhuǎn)化為電能； （ 3）由圖乙圖象可知，能使該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能的風(fēng)速范圍是 V1～ V3 （用圖象中的字母表示）； （ 4）下表給出的是在不同風(fēng)速下該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率．請(qǐng)根據(jù)表中信息回答： 平均風(fēng)速（ m/s） 2 4 8 16 輸出功率（ W） 10 ？ 640 ① 當(dāng)風(fēng)速為 8m/s 時(shí)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為 80 W； ② 當(dāng)風(fēng)速為 16m/s 時(shí)，這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作 1s 所產(chǎn)生的電能可供 1 只 “12V 60W”電燈正常工作 2s，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的效率為 % ． 【考點(diǎn)】能源的分類；功率的計(jì)算． 【分析】（ 1）像水能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等都是能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期內(nèi)不能從自然界得到補(bǔ)充的能源叫不可再生能源． （ 2）利用發(fā)電機(jī)的制作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即發(fā)電過程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程． （ 3）由圖象丙進(jìn)行分析，風(fēng)速比較小時(shí)和風(fēng)速比較大時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)能， 在一定范圍內(nèi)電功率隨風(fēng)速增大而增大，在一定范圍內(nèi)，風(fēng)速增大，電功率不變； （ 4）由表格中數(shù)據(jù)列出比例式求風(fēng)速為 8m/s 時(shí)的功率； 知道燈泡的額定功率和工作時(shí)間，求出有用功，知道總功，根據(jù)機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率． 【解答】解：（ 1）風(fēng)能是一種很清潔的可再生能源，資源豐富，無污染；風(fēng)力發(fā)電將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能； （ 2）發(fā)電機(jī)是通過運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，即是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，故是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置； （ 3）風(fēng)速大于 V1～ 小于 V2～ 時(shí)，風(fēng)速越大， V3，機(jī)組產(chǎn)生的電功率越大；風(fēng) 速在 V2～ V3之間時(shí)，機(jī)組產(chǎn) 生的電功率不變； （ 4） ① 設(shè)風(fēng)速為 8m/s 時(shí)，功率為 P，則： = ，解得： P=80W． ② 根據(jù)題意得 W 總 =Pt=640W s=640J；根據(jù)公式 P= ，得： W 有 =Pt=60W2s=120J， 風(fēng)機(jī)發(fā)電的效率 η= = =%． 故答案為：（ 1）可再生（ 2）電磁感應(yīng)、機(jī)械能；（ 3） V1～ V3；（ 4） ① 80； ② % 22．如圖所示是小明用來研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置，容器中間用隔板分成左右兩邊，隔板下部有一圓孔用薄橡皮膜封閉，橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)不同時(shí)會(huì)凹向深度小的一側(cè)． （ 1）他在容器兩邊 各倒入適量的水，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示．可以判斷 右 邊水產(chǎn)生的壓強(qiáng)較大，你作出判斷的依據(jù)是 橡皮膜凹向左邊 ，這種現(xiàn)象說明液體壓強(qiáng)與 深度 有關(guān)．這種通過橡皮膜形狀的改變來判斷液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的方法叫 轉(zhuǎn)換 法； （ 2）小明在知道了液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)后，想用以上實(shí)驗(yàn)裝置來比較不同液體的密度大小，他設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)步驟如下： ① 在容器兩邊分別裝入 深度 相同、密度不同的甲、乙兩種液體； ② 觀察橡皮膜的變形情況，判斷兩種液體密度的大小關(guān)系；請(qǐng)你幫小明把實(shí)驗(yàn)步驟 ① 補(bǔ)充完整，說明判斷兩種液體密度大小的方法：判斷方法： 若橡 皮膜凹向左邊，則右邊液體密度大 ． 【考點(diǎn)】探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)． 【分析】（ 1）掌握轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，通過橡皮膜凸起的方向來判斷兩邊壓強(qiáng)的大?。? （ 2）液體的壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)，在容器兩邊分別裝入深度相同，密 度不同的甲、乙兩種液體，觀察橡皮膜的變形情況，判斷兩種液體密度的大小關(guān)系． 【解答】解：（ 1）在容器兩邊各倒入適量的水，可以判斷右側(cè)水的壓強(qiáng)大，判斷的依據(jù)是橡皮膜凹向左邊；通過橡皮膜的突起方向反映了兩邊壓強(qiáng)的大小，這種方法叫轉(zhuǎn)換法； （ 2）在容器兩邊分別裝入深度相同，密度不同的甲、乙 兩種液體，若橡皮膜凹向左邊，則右邊液體密度大． 故答案為：（ 1）右；橡皮膜凹向左邊；深度；轉(zhuǎn)換； （ 2）深度；若橡皮膜凹向左邊，則右邊液體密度大． 23．閱讀短文，回答問題： 神奇的飲水鳥如圖 1 所示是一種古老的中國玩具﹣﹣飲水鳥，它的神奇之處在于：它看上去沒有任何外來的動(dòng)力，卻能不停地點(diǎn)頭 “喝 ”水，猶如一臺(tái)永動(dòng)機(jī)．就連愛因斯坦看后都十分驚嘆飲水鳥的設(shè)計(jì)． 飲水鳥的結(jié)構(gòu)如圖 2 甲所示，它是一個(gè)由 “頭泡 ”和 “尾泡 ”構(gòu)成的密閉容器，容器內(nèi)裝有易揮發(fā)的乙醚液體，乙醚液體在溫度升高或液表氣壓減小時(shí)易汽化；汽室1 和汽 室 2 中充滿乙醚的飽和蒸氣，乙醚蒸汽在溫度降低時(shí)易液化．平時(shí)，鳥身略向前傾．啟動(dòng)時(shí)給吸濕層滴足夠的水，吸濕層中的水因蒸發(fā)而吸熱，使汽室 2中的溫度降低，導(dǎo)致汽室 2 中的氣壓小于汽室 1 中的氣壓，尾泡中的乙醚液體在汽室 1中氣壓的作用下沿玻璃管往上升，于是整個(gè)鳥的重心上移（如圖 2乙所示），鳥身逐漸前傾，直至鳥嘴接觸水面 “喝 ”水，此時(shí)頭泡和尾泡剛好通過玻璃管連通（如圖 2 丙所示），兩汽室中的乙醚蒸汽混合，液態(tài)乙醚在自身重力的作用下流回尾泡，飲水鳥的重心下移，于是漸漸直立起來，在支架上來回?cái)[動(dòng)．由于 “喝 ”水時(shí)，鳥嘴接觸水面， 沾濕了吸濕層，于是它又開始循環(huán)工作． （ 1）因吸濕層上的水會(huì)蒸發(fā)使汽室 2 中乙醚飽和氣的溫度降低時(shí)，部分飽和氣會(huì)發(fā)生 液化 現(xiàn)象；在乙醚液體沿玻璃管往上升時(shí)，汽室 1 中氣壓會(huì)減小，此時(shí)尾泡中的乙醚液體會(huì)吸收外界空氣的熱量發(fā)生 汽化 現(xiàn)象，以保持汽室 1中乙醚蒸汽的飽和狀態(tài)（兩空均填物態(tài)變化名稱）； （ 2）飲水鳥 “喝 ”完水后會(huì)在支架上來回?cái)[動(dòng)，擺動(dòng)時(shí)，以頭泡為參照物，空氣是 運(yùn)動(dòng) （選填 “運(yùn)動(dòng) ”或 “靜止 ”），這樣能加快吸濕層中水分的蒸發(fā)；若冬天氣溫太低，吸濕層上的水蒸發(fā)過慢，飲水鳥會(huì)漸漸停止擺動(dòng)，這是因?yàn)? 受阻 力作用 ； （ 3）飲水鳥 “喝 ”水的頻率受吸濕層上水的蒸發(fā)速度影響，水的蒸發(fā)越快飲水鳥工作越勤快，要想使飲水鳥工作更勤快，你的做法是 加快頭泡位置空氣流動(dòng)速度 ； （ 4）從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，飲水鳥工作時(shí)可以把空氣的 內(nèi) 能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，但在實(shí)際生活中并沒有利用飲水鳥的原理來制造發(fā)動(dòng)機(jī)，你認(rèn)為可能的原因是： 受到相對(duì)濕度、溫度等環(huán)境因素影響較大 ． 【考點(diǎn)】液化及液化現(xiàn)象；汽化及汽化吸熱的特點(diǎn)；影響蒸發(fā)快慢的因素；參照物及其選擇． 【分析】（ 1）物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐夯幸夯?；物質(zhì)由液體變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化； （ 2）判斷物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要看被研究物體與參照物之間的距離和方向是否發(fā)生變化； （ 3）影響蒸發(fā)快慢的因素：液體的溫度、液體表面積、液體上方空氣流動(dòng)速度； （ 4）蒸發(fā)的快慢受到相對(duì)濕度、溫度等環(huán)境因素影響． 【解答】解：（ 1）乙醚飽和氣的溫度降低時(shí)，發(fā)生液化現(xiàn)象；乙醚液體吸收外界空氣的熱量會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn)象； （ 2）飲水鳥在支架上來回?cái)[動(dòng)，與空氣的位置不斷發(fā)生變化，故空氣是運(yùn)動(dòng)的；飲水鳥擺動(dòng)過程中會(huì)受到阻力作用，動(dòng)力不足時(shí)，速度回減小，直到停止運(yùn)動(dòng)； （ 3）可采用加快飲水鳥頭泡加濕層中液體蒸發(fā)速度，來加快擺動(dòng)； （ 4）該裝置工 作時(shí)把空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；該裝置動(dòng)力大小受液體的蒸發(fā)速度影響； 故答案為：（ 1）液化、汽化；（ 2）運(yùn)動(dòng)、飲水鳥受到阻力的作用；（ 3）把飲水鳥 放在溫度高環(huán)境，把飲水鳥放在濕度低環(huán)境，增大吸濕層的面積，增大吸濕層表的空氣流速，把水換成酒精等（答案合理均給分）；（ 4）內(nèi)、無法大型化，輸出功率較低，能源收集利用效率較低，輸出功率不穩(wěn)定，受到相對(duì)濕度、溫度等環(huán)境因素影響較大，低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑易泄漏造成事故，高溫易爆炸或泄露等（答案合理均給分）． 2017 年 1 月 20 日