閱讀與思考

　　正如20世紀(jì)初，能源結(jié)構(gòu)從固體燃料向液體燃料過渡一樣，21世紀(jì)，能源將向氣體能源和太陽能過渡．人類將以最清潔能源－－天然氣、氫氣和太陽能來代替如今的固體和液體燃料．

　　能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和支柱．20世紀(jì)初，是固體能源－－煤，最先轉(zhuǎn)動工業(yè)革命的車輪．其后隨著石油的開采，人類進(jìn)入液體能源時代－－石油時代．能源的這兩大革命，加速了人類的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的騰飛，也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染．正當(dāng)人類在尋找新的清潔的能源之時，科學(xué)界爆出了2050年全球石油資源將瀕于枯竭的消息，這更加堅定了人類探索新能源的決心．經(jīng)探明，世界天然氣總儲量為404萬億立方米，其中有146萬億立方米可開采，這大約相當(dāng)于全球整個能源消費量的200倍，可以滿足今后10年內(nèi)的氣能供應(yīng)．天然氣不含硫和其他有害微粒，與石油和煤相比，天然氣燃燒時沒有煙塵，所產(chǎn)生的揮發(fā)性碳?xì)浠�物、一氧化碳、氮氧化物也很少，并且不合重金屬．大多�?shù)科學(xué)家認(rèn)為，人類能源還將從光能－－太陽能，以及其他再生能源產(chǎn)生的新能源如氫氣等過渡，而天然氣只是這種過渡的橋梁．

　　除天然氣外，21世紀(jì)的新能源主要是太陽能，可再生的生物質(zhì)能(實為變換了的太陽能)和核聚變能．能源專家們預(yù)測，本世紀(jì)太陽能利用領(lǐng)域?qū)⑷〉镁薮蟪删停��?050年，太陽能發(fā)電將從現(xiàn)在占能源市場的0.1％上升到50％．美國宣布，計劃到2010年在100萬家屋頂上安裝太陽能發(fā)電板；英國石油公司宣布，將投資10億美元建立一些太陽能電池板生產(chǎn)企業(yè)．希臘政府已開始實施一項為500 MW的太陽能發(fā)電站，它是目前世界上最大的太陽能發(fā)電站．Amdco石油公司宣布將在印度沙漠地區(qū)建造一座更大的太陽能發(fā)電站．太陽能發(fā)電能力每年將以100 MW的速度持續(xù)增長．

　　作為城市內(nèi)部和運輸用的能源，通過來自太陽能發(fā)電的電力電解水而得到氫，這種太陽能氫系統(tǒng)將成為主流之一，滿足城市對電力和熱能的需求．

摘自《珠江環(huán)境報》

回答下列問題：

(1)文中提到了哪些清潔能源？

(2)簡述人類利用氣體能源和光能的優(yōu)缺點．

(3)結(jié)合你的生活經(jīng)驗談?wù)勀銓π履茉蠢�用的看法和體驗．

第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

    一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S₁時，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p₁；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請你通過計算比較△P₁、△P₂的大小，說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個(    )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實驗觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計算結(jié)果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機(jī)的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關(guān)。K₂為最低水位限位開關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F₁通電時，K₄接通，斷電時，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時，K₅接通。S₁、S₂為開關(guān)。

    1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。

    2．要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。

    六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時又帶動同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時，發(fā)動機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請回答下列問題：

    1．該柴油發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少?

    2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?

    3．如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識?

第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題

    一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系，并記錄了實測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。

二、(14分)類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想，血液在血管內(nèi)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S₁時，兩端所需的壓強(qiáng)差為△p₁；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬₂。請你通過計算比較△P₁、△P₂的大小，說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。

    三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。

CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)

    已知水的比熱容為4.2×10³J／（kg·℃），假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題：

    1．根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請在表格中的四個(    )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。

    2．按表格中的出水溫度和回水溫度，計算CWNGl．05—80／60AH型鍋爐每小時給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。

3．根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計算燃燒的熱值為多少。

四、(16分)李明得到一個國外生產(chǎn)的電熱暖手器，銘牌上表示額定值的字樣中，能看清楚的只有"24W"這幾個字。為了能正確使用該電器，他把一只標(biāo)有"600Ω，0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來，連接到家庭照明電路中，然后進(jìn)行如下實驗觀察：將開關(guān)接通后，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s；斷開開關(guān)后，電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈；觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣；他在做實驗的時間內(nèi)，家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計算結(jié)果是偏大還是偏小?

    五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因為不能及時給水塔注水而停水，科技小組的同學(xué)知道后，利用下圖所示的器材設(shè)計了一個自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N)，在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計)，它可以分別將其上、下的兩個固定觸點連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池；M為配有電動機(jī)的水泵(電泵)；D₁、D₂為彈簧，E₁、E₂為銜鐵，F(xiàn)₁、F₂為電磁鐵線圈；K₁為最高水位限位開關(guān)。K₂為最低水位限位開關(guān)，K₃、K₄、K₅均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F₁通電時，K₄接通，斷電時，K₃接通。電磁鐵F₂斷電時，K₅接通。S₁、S₂為開關(guān)。

    1．請你按照下圖所示的器材，連接一個可以實現(xiàn)自動注水的模擬電路，并說明自動注水的過程。

    2．要實現(xiàn)自動注水的要求，浮子的最小體積約為多大?(g=10N／kg)

    3．若設(shè)計要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成，需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量，推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計算過程中，如果運用了近似條件，請說明。

    六、(20分)在當(dāng)今世界，研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中，廢氣帶走了很多能量，如果能將這些能量再利用起來，會使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機(jī)，就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項叫“增壓”技術(shù)，它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，它同時又帶動同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使做功沖程中柴油燃燒的更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個氣缸，氣缸直徑為ll0mm，活塞行程為135mm，當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r／min時，發(fā)動機(jī)功率為220kW，最低油耗可達(dá)240g／(kW·h)，柴油的熱值為4.3×10⁷J／kg。請回答下列問題：

    1．該柴油發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少?

    2．在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?

    3．如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)都安裝“增壓器”后，能使它們的平均效率由原來約31％提高到近35％，安裝前按每年消耗3億噸柴油估算，這項技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?

    4．如果目前我國柴油的平均價格為3750元／噸，根據(jù)上面的估算結(jié)果，計算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識?

閱讀短文，回答文章后面的問題．

　　近百年來，地球氣候正經(jīng)歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化．這種全球性的氣候變暖是由自然的氣候波動和人類活動增強(qiáng)的溫室效應(yīng)共同引起的．近50年的氣候變暖主要是人類使用化石燃料排放的大量二氧化碳等溫室氣體的增溫效應(yīng)造成的．預(yù)測表明，未來50～100年，全球和我國的氣候?qū)⒗^續(xù)向變暖的方向發(fā)展．

　　氣候變化已經(jīng)給全球與我國的自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)帶來了重要影響，而且許多影響是負(fù)面的．因此人類需要采取適應(yīng)氣候變化的措施來克服氣候變化的不利影響．

　　減少溫室氣體排放．減緩氣候變化是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》的主要目標(biāo)．在參加氣候變化框架公約的國際談判中，我國面臨的減排溫室氣體的國際壓力將越來越大．

　　1988年11月世界氣象組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署建立的“政府間氣候變化專門委員會(IPCC)”，是為各國政府和國際社會提供氣候變化最新科學(xué)信息的權(quán)威機(jī)構(gòu)．它在2001年發(fā)布的第3次評估報告指出了全球變暖對全球的生態(tài)系統(tǒng)以及社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重．

　　我國是世界上氣候變化的敏感區(qū)和脆弱區(qū)之一．

　　引起氣候系統(tǒng)變化的原因有多種，概括起來可分成自然的氣候波動與人類活動的影響兩大類．前者包括太陽輻射的變化，火山爆發(fā)等．后者包括人類燃燒化石燃料以及毀林引起的大氣中溫室氣體濃度增加，硫化物氣溶膠濃度的變化，陸面覆蓋和土地利用的變化等等．

　　人類活動會增加大氣中溫室氣體的濃度并導(dǎo)致氣候變化的研究，可以追溯到19世紀(jì)末．1896年，瑞典科學(xué)家斯萬特·阿爾赫尼斯就對燃煤可能改變地球氣候做出過預(yù)測．他指出，當(dāng)大氣中二氧化碳濃度加倍時，全球平均氣溫將增加5～6℃．之后，有許多科學(xué)家陸續(xù)對此問題進(jìn)行了研究．1957年，瑞威拉等在美國發(fā)表了關(guān)于增加大氣中溫室氣體濃度可能產(chǎn)生氣候變化的論文．同年，美國夏威夷觀象臺開始進(jìn)行二氧化碳濃度觀測，從而正式揭開了人類研究氣候變化的序幕．溫室效應(yīng)是這一話題的核心．它是指大氣中的二氧化碳等氣體透過太陽短波輻射，使地球表面升溫；但阻擋地球表面向宇宙空間發(fā)射長波輻射，從而使大氣增溫．由于二氧化碳等氣體的這一作用與“溫室”的作用類似，故稱之為“溫室效應(yīng)”，二氧化碳等氣體則被稱為“溫室氣體”．

　　工業(yè)革命前，大氣中的二氧化碳等氣體造成的“溫室效應(yīng)”使得地球表面平均溫度由－18℃上升到當(dāng)今自然生態(tài)系統(tǒng)和人類已適應(yīng)的15℃．一旦大氣中的溫室氣體濃度繼續(xù)增加，進(jìn)一步阻擋了地球向宇宙空間發(fā)射的長波輻射，為維持輻射平衡，地面必將增溫，以增大長波輻射量．地面溫度增加后，水汽將增加(增加大氣對地面長波輻射的吸收)，冰雪將融化(減少地面對太陽短波的反射)，又使地表進(jìn)一步增溫，全球變暖更顯著．

　　除了二氧化碳外，目前發(fā)現(xiàn)的人類活動排放的溫室氣體還有甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫．對氣候變化影響最大的是二氧化碳、二氧化碳的生命期很長，一旦排放到大氣中，最長可生存200年，因而最受關(guān)注．

　　排放溫室氣體的人類活動包括所有的化石能源燃燒后排放的二氧化碳．在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然氣較低；化石能源開采過程中的煤炭瓦斯、天然氣泄漏時排放的二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳；水稻田、牛羊等反芻動物消化過程中排放的甲烷；土地利用變化減少了對二氧化碳的吸收；廢棄物排放中產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮．1860年以來，全球平均溫度升高了0.6±0.2℃．近百年來最暖的年份均出現(xiàn)在1983年以后、20世紀(jì)北半球溫度的增幅是過去1000年中最高的．

　　據(jù)資料顯示，近百年來大氣中溫室氣體濃度明顯增加．大氣中二氧化碳的濃度已達(dá)到過去42萬年中的最高值．近百年里降水分布也發(fā)生了變化．大陸地區(qū)尤其是中高緯度地區(qū)降水增加，非洲等一些地區(qū)降水減少．有些地區(qū)極端天氣氣候事件(厄爾尼諾、干旱、洪澇、雷暴、冰雹、風(fēng)暴、高溫天氣和沙塵暴等)的出現(xiàn)頻率與強(qiáng)度增加．

(1)何謂溫室效應(yīng)？其主要影響因素是什么？

(2)文中提到“我國是世界上氣候變化的敏感區(qū)和脆弱區(qū)之一”，面對溫室效應(yīng)的影響你有什么想法？我們應(yīng)該怎么做？