2026年长江智慧中考物理第159页答案
2. 我国太阳能、风能等新能源储量丰富,如何科学合理进行利用值得探究。某学校学生开展了“点亮小屋——为节能屋寻找新能源”的跨学科项目式活动,要求基于地形特点设计利用新能源的具体途径,并利用新能源点亮所制作的节能屋。学生分组研究不同能源及其利用方式,形成调查报告,例如结合地理学、环境保护等知识设计风能的利用方案,结合数学、地理学等知识设计太阳能的利用方案,通过工程和技术完成小屋模型的制作,利用物理知识设计电路,最终点亮小屋。

(1)为点亮小屋,追光组设计师对节能小屋的部分电路进行设计,如图甲所示,它
(选填“符合”或“不符合”)安全用电原则。
(2)追风组调研发现,风力发电有两种不同类型,一是独立运行的离网型(如图乙)。离网型发电规模小,工作时将风能先转化为电能,再转化为
储存在蓄电池内来解决供电问题;二是接入电力系统运行的并网型(如图丙),并网型实际发电功率与风速关系如图丁,发电功率稳定时才能直接接入电力系统运行。追风组查得武汉年平均风速为2.8 m/s,推测武汉大部分地区
(选填“能”或“不能”)使用并网型风力发电。
(3)如图戊,凤凰组制作的风力发电机叶片转过的面积为$6.4×10^{-3}\ \mathrm{m}^{2}$,当风以5 m/s的速度垂直通过叶片旋转面时,风能密度为75 J/(m²·s)(空气在1 s内以速度v流过单位面积产生的动能称为风能密度),发电机1 s输出的电能为0.12 J,则该风力发电机对风能的利用效率为


(4)如图己,追光组对太阳能电池板摆放角度进行研究。$∠1$为当地的太阳高度角,太阳高度角等于90°减去当地纬度与太阳直射点纬度的差值绝对值。武汉的纬度为北纬30°,春分日太阳直射点纬度为0°,为最大限度利用太阳能,该日正午太阳能电池板摆放的$∠2$大小为

答案

(1) 不符合
(2) 化学能;不能
(3) 25%
(4) $30°$

解析

(1) 安全用电原则要求开关应接在相线上,断开开关时用电器不带电,图甲中开关接在中性线上,不符合安全用电原则。
(2) 蓄电池工作时将电能转化为化学能储存;由图丁可知,并网型风力发电功率稳定的风速范围是12~25m/s,武汉年平均风速为2.8m/s,不在该范围内,发电功率不稳定,因此不能使用并网型风力发电。
(3) 先计算1s内获得的风能:$W_{\mathrm{风}}=75\ \mathrm{J/(m^2· s)} × 6.4×10^{-3}\ \mathrm{m^2} × 1\ \mathrm{s}=0.48\ \mathrm{J}$,利用效率$\eta=\frac{W_{\mathrm{电}}}{W_{\mathrm{风}}}×100\%=\frac{0.12\ \mathrm{J}}{0.48\ \mathrm{J}}×100\%=25\%$。
(4) 先计算太阳高度角$∠1$:$∠1=90°-|30°-0°|=60°$,为使太阳光线垂直照射太阳能电池板,$∠2=90°-∠1=90°-60°=30°$。