风光互补路灯系统是我国很多高速公路都有安装的“自给”型电力系统,该系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板,有风时通过风力发电机发电,有太阳时通过太阳能电池板发电,并将电能储存至蓄电池中,路灯采用LED灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数,其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率,蓄电池容量是指蓄电池放电时电流与放电总时间的乘积,最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
(1)风力发电机利用风力发电时将 ___________ 能转化为电能,原理是 ___________ ;
(2)当太阳光照射到电池板表面处的功率为1200W/m2时,太阳能电池板的输出电功率为___________ W;
(3)已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比(风速在规定范围内),当风速为6m/s时,风力发电机的输出功率为___________ W;从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有 ___________ 。(答出一点即可)
太阳能电池板 | 风力发电机 | 普通蓄电池 | LED灯 | ||||
电池板面积 | 0.5m2 | 最大限制风速 | 12m/s | 额定电压 | 12V | 额定电压 | 24V |
光电转化效率 | 20% | 最大输出功率 | 400W | 电池容量 | 150Ah | 额定功率 | 60W |
(2)当太阳光照射到电池板表面处的功率为1200W/m2时,太阳能电池板的输出电功率为
(3)已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比(风速在规定范围内),当风速为6m/s时,风力发电机的输出功率为
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(已下线)【专题】2022-2023学年九年级物理全一册学优生重难点易错题精练(人教版) 第二十二章 能源与可持续发展 单元测试卷
更新时间:2022-12-25 16:26:45
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解题方法
【推荐1】阅读短文,回答问题。
,额定输出功率为180W。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图乙所示,当风速在5~12m/s时,风力发电机的输出功率与风速的三次方成正比。______ (选填“可”或“不可”)再生能源;有阳光时,太阳能电池板把太阳能转化为______ 能;风力发电机的工作原理是______ ;
(2)某街道安装100盏这种风光互补路灯,若路灯每天正常工作10h,一天消耗的电能是______ kW·h;
(3)当风速为12m/s时,在仅靠风力发电的情况下,仅将蓄电池的电量由20%充到70%需要______ h;
(4)若当地太阳辐射功率(1h内投射到
面积上的太阳能)为
,则太阳能电池板的光电转化效率是______ 。
风光互补路灯
风能和太阳能均为清洁能源,利用风能、太阳能发电将助力我国实现碳达标。如图甲所示,这是风光互补路灯系统,可利用风力和太阳能发电,并将电能输送至蓄电池储存起来供路灯晚间照明使用。其中LED灯的规格为“12V 80W”。蓄电池的额定电压为12V,容量为400Ah,使用过程中,充电至90%时停止充电,放电余留20%时停止电能输出。太阳能电池板的面积为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/601b7eb16a28f75dacc1bbb61ab99134.png)
(2)某街道安装100盏这种风光互补路灯,若路灯每天正常工作10h,一天消耗的电能是
(3)当风速为12m/s时,在仅靠风力发电的情况下,仅将蓄电池的电量由20%充到70%需要
(4)若当地太阳辐射功率(1h内投射到
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【推荐2】如图所示为一种在售的无链条电动自行车(参数如图所示),此车既可以通过给锂电池充电获得能量,也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板转化的电能存储在自行车框架中的锂电池内,之后通过电动机驱动后轮转化成动能,以此驱动自行车前进。为了保证电动车的续航能力,该车采用了能量密度大的锂电池,其能量密度达0.18kW·h/kg(能量密度为存储能量与电池质量的比值)。
______ 能转变为电能,其工作原理与哪幅图相同______ ;( )
(3)根据表格中的信息可知这款车的锂电池最多所储存的电能约为多少__________ J?锂电池的质量为多少__________ kg?
(4)测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板,锂电池充满电后,仅靠锂电池驱动(纯电力驱动)在平直路面上可连续匀速行驶
,已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.04倍,电动机的效率为多少?(
)( )
整车 | 整车质量 | 40kg | 锂电池 | 电压 | 36V |
最大车速 | 26km/h | 容量 | 10Ah | ||
最大噪声 | =30dB | 电动机 | 额定功率 | 180W |
A. B.
C.
D.
(3)根据表格中的信息可知这款车的锂电池最多所储存的电能约为多少
(4)测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板,锂电池充满电后,仅靠锂电池驱动(纯电力驱动)在平直路面上可连续匀速行驶
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【推荐3】随着智能手机的日益普及,人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。在海量手机APP的帮助下,人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分,目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。某款手机锂电池上标有“电压:
容量:
”字样。该手机搭配了超级快充功能,采取的方式是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,极大的提高了充电功率。
手机无线充电是目前比较新的一门技术,无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电,从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示,交流电流过送电线圈
无线充电板
产生磁场,智能手机
受电线圈
放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。
(1)上文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的___________ 倍。为了防止手机温度过高,手机的散热部件应选用导热快、比热容___________ (选填“大”或“小”)的材料;
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生___________ ,无线充电工作原理与___________ (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似。
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手机无线充电是目前比较新的一门技术,无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电,从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示,交流电流过送电线圈
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(1)上文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生
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【推荐1】如图是一款太阳能汽车,在车体的外部贴有太阳能电池板,通过太阳能电池板将太阳能直接转换成电能并储存在蓄电池中,蓄电池充满可以存储5kw·h的电能。若该太阳能汽车匀速行驶时受到的阻力为180N,在无太阳光时可以匀速行驶80km。若太阳能电池板的光电转换效率20%。在车身表面搭载了面积为10m2的太阳能电池板,太阳光充足时在每平方米面积上的辐射功率为500W。则:
(1)太阳能属于___________ 能源,太阳能电池板的主要材料的硅属于___________ 材料,电动机的工作原理是:___________ ;
(2)电动机工作时将电能转化为机械能的效率为多少?___________
(3)在阳光充足情况下,几小时可将蓄电池充满?___________
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(1)太阳能属于
(2)电动机工作时将电能转化为机械能的效率为多少?
(3)在阳光充足情况下,几小时可将蓄电池充满?
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【推荐2】如图为世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”。该飞机的表面使用一种碳纤维材料,其承载能力要比一般材料更好,但质量仅与一辆小型汽车相差无几。飞机上设有的通话、网络等设备,可随时保证飞机与地面的联系。白天,飞机飞行高度达到海拔8500米,依靠两翼上安装的太阳能电池板为直流电动机提供动力,同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行。晚上,依靠储存在锂电池里的电能继续飞行,并逐渐下降到1500米的高度,以减少能耗。飞机的有关技术参数如表:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/28/91b6010f-8e5c-4f28-a244-923bc37a67c9.png?resizew=501)
(1)下列关于该飞机的说法中,正确的是_____
A.飞机依靠超声波与地面联系
B.飞机升空的原理与氦气飞艇相同
C.飞机的锂电池质量越大越好
D.表面使用的碳纤维具有强度大、密度小的特点
(2)飞机利用测距传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图乙所示,如图丙的检测电路采用了“稳流电源”(电源输出的电流恒定),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,则此高度表应安装在_____ (选填“1”、“2”或“3”)位置,该高度表示数刻度_____ (选填“均匀”或“不均匀”);
(3)若某次飞机夜间飞行消耗了锂电池总储存量的20%,则发动机输出了多少机械能?_____
(4)若飞机在最大功率下,正常巡航时速度为30m/s,则所受的阻力为多少?_____
若飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度的平方成正比,在夜间飞行时,为了节约能源,以15m/s速度沿水平方向运行时,发动机输出的功率为多少?_____
(5)若是8500m高空处,飞机每秒每平方米接收的太阳光能量平均值为500J,每天以10小时计算,为了保证能够产生310kwh的电能,机翼的太阳能电池总面积至少为多少?_____
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/28/91b6010f-8e5c-4f28-a244-923bc37a67c9.png?resizew=501)
飞机净/总质量 | 2300/3600kg | 发动机最大功率 | 54kW |
锂电池能量密度 | 0.25kw·h/kg | 发动机转换效率 | 90% |
锂电池的总质量 | 630kg | 太阳能电池效率 | 23% |
(1)下列关于该飞机的说法中,正确的是
A.飞机依靠超声波与地面联系
B.飞机升空的原理与氦气飞艇相同
C.飞机的锂电池质量越大越好
D.表面使用的碳纤维具有强度大、密度小的特点
(2)飞机利用测距传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图乙所示,如图丙的检测电路采用了“稳流电源”(电源输出的电流恒定),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,则此高度表应安装在
(3)若某次飞机夜间飞行消耗了锂电池总储存量的20%,则发动机输出了多少机械能?
(4)若飞机在最大功率下,正常巡航时速度为30m/s,则所受的阻力为多少?
若飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度的平方成正比,在夜间飞行时,为了节约能源,以15m/s速度沿水平方向运行时,发动机输出的功率为多少?
(5)若是8500m高空处,飞机每秒每平方米接收的太阳光能量平均值为500J,每天以10小时计算,为了保证能够产生310kwh的电能,机翼的太阳能电池总面积至少为多少?
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综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】建筑师凯文朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民。酒店、商店只要是普通城市有的,这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8.0×108W,请回答下列问题:
(1)假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观,则漂浮城市受到的浮力约增加______ ;
A.2.5×102N B.2.5×103N C.2.5×104N D.2.5×105N
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为______ N,从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为多少______ ?
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少?______
(1)假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观,则漂浮城市受到的浮力约增加
A.2.5×102N B.2.5×103N C.2.5×104N D.2.5×105N
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少?
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