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14.(2023,山西)阅读短文,回答问题。
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15 km的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施,如图22-2-2甲所示,这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式光热电站。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 m高的吸热塔的吸热器上。
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。
图22-2-2
(1)太阳能光热电站利用平面镜
(2)请结合图22-2-2乙完成太阳能光热发电的能量转化流程:
(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
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15 km的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施,如图22-2-2甲所示,这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式光热电站。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 m高的吸热塔的吸热器上。
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。
图22-2-2
(1)太阳能光热电站利用平面镜
反射
太阳光,聚集到吸热塔上进行加热。在镜阵最外层的大圈。定日镜呈现明显的分布不对称。吸热塔南边的定日镜比北边少,原因是南面的定日镜,阳光的入射角大,有效反射面积大大缩小
。(2)请结合图22-2-2乙完成太阳能光热发电的能量转化流程:
太阳能→内能→机械能→电能
。(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
降低(或下降)
时,便可把储存的内能释放出来,可以实现24 h均有高温熔盐推动汽轮机工作,实现持续发电。答案
14.(1)反射 南面的定日镜,阳光的入射角大,有效反射面积大大缩小
(2)太阳能→内能→机械能→电能
(3)降低(或下降)
【解析】(1)由短文中“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”可知,太阳能光热电站利用平面镜反射太阳光。在镜阵最外层的大圈,定日镜呈现明显的分布不对称,吸热塔南边的定日镜比北边少是因为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。(2)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,即吸热管把太阳能转化为内能存储在液态熔盐中,又转化为汽轮发电机组的机械能推动汽轮发电机组转动,发电机组又把机械能转化为电能,故太阳能光热发电的能量转化流程是太阳能→内能→机械能→电能。(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,要把储存的内能释放出来,即放热,则熔盐放热凝固,温度要降低(下降)。
(2)太阳能→内能→机械能→电能
(3)降低(或下降)
【解析】(1)由短文中“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”可知,太阳能光热电站利用平面镜反射太阳光。在镜阵最外层的大圈,定日镜呈现明显的分布不对称,吸热塔南边的定日镜比北边少是因为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。(2)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,即吸热管把太阳能转化为内能存储在液态熔盐中,又转化为汽轮发电机组的机械能推动汽轮发电机组转动,发电机组又把机械能转化为电能,故太阳能光热发电的能量转化流程是太阳能→内能→机械能→电能。(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,要把储存的内能释放出来,即放热,则熔盐放热凝固,温度要降低(下降)。
解析
【分析】
第(1)题：先明确平面镜的光学作用，确定定日镜的功能；再从短文中提取关于南北面定日镜入射角的信息，分析南面定日镜分布少的原因。第(2)题：梳理光热发电的过程，依次判断每个环节的能量转化形式，得出完整的能量转化流程。第(3)题：结合熔盐储热和释放内能的原理，判断熔盐释放内能时的温度变化。
【解析】
(1) 定日镜属于平面镜，利用平面镜的反射作用，将太阳光反射并聚集到吸热塔；根据短文内容，北半球正午太阳光由南往北倾斜照射，吸热塔南面的定日镜阳光入射角大，反射阳光的有效面积大大缩小，因此镜阵最外层大圈中吸热塔南边的定日镜比北边少。
(2) 太阳能光热发电时，定日镜将太阳能反射到吸热器，转化为熔盐的内能；内能推动汽轮机转动，转化为机械能；汽轮机带动发电机，最终转化为电能，所以能量转化流程为太阳能→内能→机械能→电能。
(3) 熔盐储存内能时是高温熔化状态，当熔盐温度降低时，会通过凝固放热释放储存的内能，从而推动汽轮机持续工作发电。
【答案】
(1) 反射；南面的定日镜，阳光的入射角大，有效反射面积大大缩小
(2) 太阳能→内能→机械能→电能
(3) 降低(或下降)
【知识点】
光的反射；能量转化；物态变化
【点评】
本题结合实际的太阳能光热电站场景，考查学生从短文中提取物理信息并结合相关物理知识解题的能力，将物理知识与实际应用结合，体现了物理的实用性。
【难度系数】
0.6
第(1)题：先明确平面镜的光学作用，确定定日镜的功能；再从短文中提取关于南北面定日镜入射角的信息，分析南面定日镜分布少的原因。第(2)题：梳理光热发电的过程，依次判断每个环节的能量转化形式，得出完整的能量转化流程。第(3)题：结合熔盐储热和释放内能的原理，判断熔盐释放内能时的温度变化。
【解析】
(1) 定日镜属于平面镜，利用平面镜的反射作用，将太阳光反射并聚集到吸热塔；根据短文内容，北半球正午太阳光由南往北倾斜照射，吸热塔南面的定日镜阳光入射角大，反射阳光的有效面积大大缩小，因此镜阵最外层大圈中吸热塔南边的定日镜比北边少。
(2) 太阳能光热发电时，定日镜将太阳能反射到吸热器，转化为熔盐的内能；内能推动汽轮机转动，转化为机械能；汽轮机带动发电机，最终转化为电能，所以能量转化流程为太阳能→内能→机械能→电能。
(3) 熔盐储存内能时是高温熔化状态，当熔盐温度降低时，会通过凝固放热释放储存的内能，从而推动汽轮机持续工作发电。
【答案】
(1) 反射；南面的定日镜，阳光的入射角大，有效反射面积大大缩小
(2) 太阳能→内能→机械能→电能
(3) 降低(或下降)
【知识点】
光的反射；能量转化；物态变化
【点评】
本题结合实际的太阳能光热电站场景，考查学生从短文中提取物理信息并结合相关物理知识解题的能力，将物理知识与实际应用结合，体现了物理的实用性。
【难度系数】
0.6
1.(2024,聊城)2024年5月21日,全球首个陆上商用模块式小型核反应堆“玲龙一号”的主控室正式启动。核反应堆通过
核裂变
(选填“核聚变”或“核裂变”)产生惊人的能量,核能属于一次
(选填“一次”或“二次”)能源。答案
1.核裂变 一次
【解析】核电站是利用核裂变产生能量的,且是可控的;核原料能够从自然界中直接获取,属于一次能源。
【解析】核电站是利用核裂变产生能量的,且是可控的;核原料能够从自然界中直接获取,属于一次能源。
解析
【分析】
本题考查核能的利用和能源的分类，解题分两步：①明确核反应堆的能量来源：核裂变是可控的，可用于核电站类设施发电，核聚变目前无法实现可控和平利用，因此核反应堆选核裂变；②判断能源类别：一次能源是直接从自然界获取的能源，二次能源需经一次能源转化而来，核能的原料铀可直接从自然界获取，故属于一次能源。
【解析】
核反应堆（如“玲龙一号”）属于核电站类设施，是利用可控的核裂变反应释放能量来工作的，因此第一空填“核裂变”；核能的原料（铀等）可直接从自然界获取，无需消耗其他能源转化，所以核能属于一次能源，第二空填“一次”。
【答案】
核裂变；一次
【知识点】
核裂变、一次能源
【点评】
本题考查核能利用及能源分类的基础知识点，属于识记类题目，难度较低，侧重考查学生对基础概念的掌握。
【难度系数】
0.8
本题考查核能的利用和能源的分类，解题分两步：①明确核反应堆的能量来源：核裂变是可控的，可用于核电站类设施发电，核聚变目前无法实现可控和平利用，因此核反应堆选核裂变；②判断能源类别：一次能源是直接从自然界获取的能源，二次能源需经一次能源转化而来，核能的原料铀可直接从自然界获取，故属于一次能源。
【解析】
核反应堆（如“玲龙一号”）属于核电站类设施，是利用可控的核裂变反应释放能量来工作的，因此第一空填“核裂变”；核能的原料（铀等）可直接从自然界获取，无需消耗其他能源转化，所以核能属于一次能源，第二空填“一次”。
【答案】
核裂变；一次
【知识点】
核裂变、一次能源
【点评】
本题考查核能利用及能源分类的基础知识点，属于识记类题目，难度较低，侧重考查学生对基础概念的掌握。
【难度系数】
0.8
