李　勇

隨著世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源利用高峰即將到來。能源危機給國民經(jīng)濟和人民生活造成的巨大影響，引起了世界各國的高度重視。有限的煤炭、石油、天然氣等石化能源將不能滿足各國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。而世界人口高速增長，能源消耗也在不斷增加。因此，可再生能源的開發(fā)和應(yīng)用成為發(fā)展新能源的主題。新能源在我們的生活中已漸顯身影，必將影響到我們生活的各個領(lǐng)域。

情景素材一：未來汽車

太陽能汽車由于其零污染、能源用之不竭，代表了汽車發(fā)展的新水平，因此被人們稱為“未來汽車”。如圖1所示，太陽能汽車形似“UFO”，和傳統(tǒng)的汽車不同。太陽能汽車已經(jīng)沒有發(fā)動機、底盤、驅(qū)動、變速箱等構(gòu)件，而是由電池板、儲電器和電機組成，車的行駛只要控制流入電機的電流就可以解決，太陽能轉(zhuǎn)化率目前只能達到14%~35%，速度最大能達到100 km/h。太陽能汽車使用太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能，電能會儲存在電池中。在陽光燦爛的正午，一個好的太陽能汽車的太陽能電池板能產(chǎn)生超過1 000 W的電力，電池板的通常工作電壓為84 V~10⁸ V。

1． 太陽能汽車通過太陽能電池板獲得能量后，便能行駛。太陽能汽車在行駛過程中，下列關(guān)于其能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是（）

A． 光能轉(zhuǎn)化為電能 B． 電能轉(zhuǎn)化為光能

C． 光能轉(zhuǎn)化為機械能 D． 電能轉(zhuǎn)化為機械能

2． 在下列能源中，屬于可再生能源的是（）

A． 煤 B． 太陽能

C． 天然氣 D． 石油

3． 已知閱讀材料中，汽車上的太陽能電池正對太陽時，產(chǎn)生100 W的電力需要的太陽能電池板面積為1.5 m²。若電池加在電動機上的電壓為100 V，通過的電流為10 A。求：

（1）當速度達100 km/h時，電動機牽引力為多大？

（2）太陽能汽車電池板的面積為多少？

情景素材二：世界第一艘太陽能貨輪

2008年12月21日，世界第一艘由太陽能部分驅(qū)動的大型貨輪（如圖2所示）在日本港口下水。這艘太陽能貨輪名為“御夫座領(lǐng)袖”號，將主要用于運載出口汽車。這艘巨型貨輪可運載6 400輛汽車，總造價1.5億日元（約合168萬美元），安裝了328塊太陽能電池板。該船重達60 213噸，船長200米，是世界上第一艘使用太陽能推進系統(tǒng)的大型貨輪。雖然以前曾有船舶使用太陽能，不過僅限于輔助照明和船員居住艙。該船的太陽能系統(tǒng)可產(chǎn)生40千瓦電力。使用該貨輪的好處是可以削減燃料成本，降低二氧化碳排放。該公司已提出在2010年前將其燃料消耗量和二氧化碳排放量雙雙減半的目標。

1． 通過閱讀上段材料，請你找出兩處我們學(xué)過的不同物理知識或規(guī)律。

例語句：太陽能電池板；物理知識：光能轉(zhuǎn)化為電能。

語句1：______________________________________；

物理知識：__________________________________。

語句2：______________________________________；

物理知識：__________________________________。

2． 太陽能貨輪——“御夫座領(lǐng)袖”號，重達60 213噸，船長200米。試問：

（1）該船從海里開往河里，船將上浮還是下沉？

（2）船在河里排開水的體積為多少？（ρ_河水＝1.0×10³kg/m³,ρ_海水＝1.1×10³kg/m³）

情景素材三：風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能是一種環(huán)保型能源，風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能。Xcel能源公司于2007年12月下旬宣布，將在美國明尼蘇達州建設(shè)500 MW（MW表示兆瓦）風(fēng)力發(fā)電場，滿足Xcel能源公司明尼蘇達州可再生能源標準（RES）。目前，我國風(fēng)力發(fā)電總裝機容量已達2 640 MW。據(jù)勘測，我國的風(fēng)力資源至少有2.53×10⁵ MW，所以風(fēng)力發(fā)電是很有前途的一種能源。

已知物體的動能與質(zhì)量速度的關(guān)系式為Ek=1/2mv²。設(shè)空氣的密度為ρ，水平風(fēng)速為v，風(fēng)力發(fā)電機每個葉片長為L，通過葉片旋轉(zhuǎn)所圍成的圓面積內(nèi)的所有風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η。求：

（1）該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電功率P的數(shù)學(xué)表達式。

（2）若某地平均風(fēng)速為v=10 m/s，所用風(fēng)力發(fā)電機的葉片長L=4 m，空氣密度ρ=1.3 kg/m³，轉(zhuǎn)化效率為η=25%，每天平均發(fā)電20小時，每天能獲得多少電能？