戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15千米的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施(如图甲所示),这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式产热电站。光热电站的镜场面积约140多万平方米,1万多面巨大的定日镜在计算机的精确控制下,能如同向日葵一样随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到260米高的吸热塔的吸热器上。![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/23/fbae0a85-6129-4444-b7fa-05d1a87befa8.jpg?resizew=408)
在北半球的正午,太阳光由南往北倾斜照射,位于吸热塔北面的定日镜,阳光的入射角极小,定日镜的面积可以全部作为有效面积反射阳光。而位于吸热塔南面的定日镜,阳光的入射角很大,反射阳光的有效面积大大缩小了。
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是最关键的核心部位,吸热器内部有多个平行排列的吸热管组成的管屏,它将定日镜所捕捉到的太阳光直接转化为可以高效利用的内能,将能量存储在液态熔盐中,为汽轮发电机组提供所需的热源。
(1)太阳能光热电站利用平面镜
(2)请结合图乙完成太阳能光热发电的能量转化流程图
(3)熔盐储热是利用高温熔化状态下的无机盐把能量储存起来,当熔盐温度
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广船国际建成国内最大吨位半潜船
2015年2月12日,由广州广船国际股份有限公司为全球最大半潜船运营商﹣荷兰Dockwise航运公司建造的7.2万吨半潜船在南沙区龙穴造船基地命交付.该船是目前国内建成的最大吨位半潜船,船身能像潜艇一样潜入水下26米,也能像巨轮一样满载7.2万吨超重、超大且不可分割的货物在海上航行.
该船船体长216米,宽63米,甲板长197米,装货甲板面积达到12400平方米,相当于1.7个标准足球场的面积,另外,该船高近50米,从主甲板到驾驶室也有36米的高度,相当于13层楼高,该船配有两套5200千瓦的电力推进系统和一台8500千瓦的涡轮增压中速柴油机推进系统,三个螺旋桨可同时工作,航速达到14.3节(1节=1海里/小时=1.852km/h≈0.5m/s).该船同时考虑到经济性,也可以由一台柴油机推进,航速约为10节,为两套电力推进系统提供电源的是4台功率为3690千瓦的中压发电机,供电电压为6600伏,即使其中两台发电机瘫痪不能工作,船舶仍然可以正常行驶,该船还设有15道水密门,可迅速隔离危险.
(1)半潜船是通过改变
(2)当该船以经济性模式行驶时,柴油机对半潜船的牵引力约为
(3)下列哪幅图可以用来说明发电机的工作原理
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甲 乙 丙 丁
海水的利用
地球表面的70%以上是海洋,开发利用海洋有广阔的前景。潮汐是一种海平面周期性变化现象,海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝,在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时,海水通过大坝流进河口,带动水轮发电机发电;退潮时,海水又流回海洋,从相反方向带动水轮发电机发电。我国最大的潮汐电站——浙江温岭江厦潮汐电站总装机容量3200千瓦,年发电量600万度。海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备。管道防腐等技术已比较成熟。我国大亚湾核电站冷却用水也来自于海水。
(1)潮汐发电是将
(2)1吨煤燃烧后可发电2.5×103kW•h,江厦潮汐电站每年的发电量可节约
(3)海水淡化是利用海水先
(4)海水用来做工业冷却用水主要是利用了水的
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈,它的输出功率P与风速v的关系如图丙所示。
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(1)完成下列风力发电的主要能量转化流程图:
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①
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图乙所示,从正面看,叶片A会
(3)由图丙可知,当风速在3~12 m/s之间时,风速越大,该风力发电机组的输出功率越
垃圾分类与垃圾处理
广东省每天产生将近12.4万吨的生活垃圾,如果处理不当,不仅会污染环境,还浪费资源,因此垃圾分类和科学处理尤为重要。目前采取的垃圾分类方法为“四分法”,即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是,现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池,不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。
垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理,并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂,每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为
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(1)手机锂电池属于
A.有害垃圾
B.可回收物
C.厨余垃圾
D.其他垃圾
(2)焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽,推动汽轮机转动,其能量转化是焚烧垃圾产生的
(3)垃圾发电不仅能变废为宝,产出电能,还能节约煤炭资源,如今,我国到处实施“限电令”,若忽略能量的损耗,完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量可以节约
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(4)焚烧垃圾发电,发电效率大约为
2021年4月29日,搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭,在我国文昌航天发射场点火升空。长征五号B遥二运载火箭是新一代运载火箭,它使用的是冷藏液氢、液氧低温燃料。火箭总长53.7米,起飞质量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨。运载火箭将天和核心舱送入预定轨道后,末级火箭与核心舱分离,末级火箭再入大气层,与大气剧烈摩擦使火箭绝大部分烧蚀销毁。
天和核心舱使用的是目前世界上最先进的砷化钾太阳能电池翼,它的光电转换效率高达50%以上,而传统的晶硅电池只有20%左右。天和号核心舱目前翼展长是13m,未来将发射升空的“问天”号和“梦天”号两个实验舱的太阳翼单侧翼展将达到30m,到那时,“天宫”号空间站的供电能力将达到100kW。
2021年6月17日神舟十二号载人飞船发射成功,与天和核心舱完成自主快速交会对接,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱。三个月后的9月17日,三人成功返回地面。
2021年10月16日,神舟十三号载人飞船与空间站完成自主快速交会对接,航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱,中国空间站开启有人长期驻留时代。
(1)火箭在加速上升过程中机械能
(2)天和核心舱沿椭圆轨道从近地点到远地点的过程中,它的动能
(3)“点火”发射时,使“长五”火箭起飞需要的最小推力大小为
(4)建成后的“天宫”号空间站,太阳能电池接收太阳能的最大功率为
随着我国人民生活水平的提高,汽车已进入普通百姓家庭。但使用传统燃料的汽车的大量使用又加重了环境污染,因此,“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗越来越受到人们的重视,最近小明同学家买了一辆崭新的电动汽车,相关参数配置如表所示。
(1)如图1,直流充电桩给电动汽车充电时将电能转化为
(2)若汽车以24kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度v与时间t的关系如图2所示,则在0-15s时间内,汽车电动机做多少焦耳的功?
(3)如图3所示,是上汽集团自主研发的“叶子”概念车,是“会呼吸”的小型低碳化未来汽车。车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器,车轮的轮毂其实是四个风力发电机,它们可以把捕捉到的光能和风能转化为化学能,充入自身电池储存起来.同时,它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并供车内照明,或转化为车内的空调制冷剂,不但是“零排放”,还实现了“负排放”。与传统汽车相比,叶子车的优点是
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激光
激光是20世纪的重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”和“最奇异的光”,激光具有超强的能量密度,激光刀可切割坚硬和柔软的材料,对切割部位进行局部照射几秒钟便能切割好。激光刀还是外科医生的好帮手,而且又快又精准,大大减轻了病人的痛苦,使得测量人造卫星、月球等目标的距离变成现实。宇航员在月球上安放激光反射器,激光器从地球向月球发射一个激光脉冲信号,激光脉冲从发出到接收时间间隔为2.56s。激光也被作为电影素材,在科幻电影《星球大战》中天行者使用的激光剑能释放出一道长约1m的纯能量束
(1)激光在真空中的传播速度是
(2)激光刀在切割坚硬或柔软的材料时,材料所发生的物态变化可能是
(3)如果《星球大战》中的激光剑刺向你,你可以利用
珠峰“身高”是怎样测出来的?
2020珠峰高程测量,我国将首次使用基于北斗卫星导航系统的高精度GNSS(全球导航卫星系统)定位方法,并且将以北斗数据为主进行峰顶位置的精确测量。峰顶测量有三项主要工作:一是峰顶交会测量,在峰顶架起装有反射棱镜的红色觇标,如图甲。在各个交会点上,测出所在观测点到觇标的距离s及倾角α,由三角函数推算出峰顶相对于这几个点的高程差,如图乙。二是通过高精度GNSS定位方法,测量出珠峰雪顶的位置;三是通过雷达雪深测量,测量峰顶一定范围内,雪面到岩石面的距离。
峰顶处的GNSS接收机接收以北斗卫星为主的各卫星导航系统数据(如图丙)。该GNSS接收机是我国自主研制的高精度定位设备,它装有防水透气阀,可以保证接收机内外压强一致,不会因为气压快速变化导致按键异常,并且还使用了专用耐低温锂电池。中国与尼泊尔专家进行数据处理,经过数月的反复论证和多轮协商,最终得出珠峰峰顶雪面海拔高度为8848.86米。
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(1)GNSS接收机与卫星之间通过
(2)某GNSS接收机专用耐低温锂电池的工作电压为7.4V,容量为3400mAh,它能够存储
(3)请根据文中的测量量和已知量推出珠峰雪面海拔高度的表达式H=
(4)请写出一条文中提到在珠峰高度测量过程中应用到光学知识有:
盲区
我们把视线不能到达的区域叫做盲区,当然,根据光路可逆原理,我们很容易理解盲区内的“物体”此时也看不见我们的道理。如图甲,小轿车司机由于视线被遮挡,无法判断大客车与路灯立柱之间有什么物体.所以,我们要时刻提高“小心盲区中突然冲出车辆”的警惕性。
在繁忙的十字路口,即便信号灯泡允许行人通行,行人安全仍然可能受到转弯车辆的威胁,大型车辆转弯时,前、后车轮的运动轨迹不同,这就是所谓“内轮差”(如图乙所示)。行人、电动自行车司机不大注意大型车辆转弯时的内轮差,大型车辆的驾驶员看反光镜时同样存在视线盲区,所以挨着大型车辆侧面行动的人,车很容易被剐蹭。
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交警提醒,如果在路口遇到大货车,一定要与其保持距离,信号灯是绿灯时,不要抢超正在转弯的大货车,更不要在红灯时超越斑马线.提前预见可能发生的后果,才是合格的交通参与者。
请根根据上述材料,回答下列问题:
(1)文中“反光镜”就是我们说的后视镜,司机可用它观察一定范围内的物体,利用了光的
(2)请你从光学角度分析一下图丙中小轿车司机盲区产生的原因
(3)如何避免盲区造成交通事故?请你利用所学的物理知识,给出一条建议