時(shí)代新主題——節(jié)能與環(huán)保

沈　軍　徐業(yè)超

中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院副總理李克強(qiáng)２００８年１０月２０日來(lái)到北京展覽館，參觀正在這里舉辦的中國(guó)北京國(guó)際節(jié)能環(huán)保展覽會(huì)。他強(qiáng)調(diào)，面對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，要按照科學(xué)發(fā)展觀的要求，采取靈活審慎的宏觀經(jīng)濟(jì)政策，在保持經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長(zhǎng)的同時(shí)，促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力和抵御風(fēng)險(xiǎn)能力。資源環(huán)境領(lǐng)域蘊(yùn)藏著很大的需求潛力，要把節(jié)能環(huán)保作為擴(kuò)大內(nèi)需的重要方面，大力推廣應(yīng)用新產(chǎn)品新技術(shù)，開(kāi)拓新的市場(chǎng)，拉動(dòng)新的需求，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。環(huán)保、節(jié)能是時(shí)代的主題，環(huán)境保護(hù)與新能源的開(kāi)發(fā)是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展解決當(dāng)前所面臨的環(huán)境危機(jī)、能源危機(jī)的根本途徑，特別是開(kāi)發(fā)出能夠替代當(dāng)前以石化能源為主要的全球能源供給?？砷_(kāi)發(fā)和利用的新型能源主要有：風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)帷⒊毕?、太?yáng)能、核能和反物質(zhì)能等等。

原創(chuàng)試題

1． 發(fā)光二極管（LED）近年來(lái)被人們譽(yù)為是本世紀(jì)的新型光源。一些電動(dòng)自行車(chē)就是用幾個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)后作為光源使用的，其發(fā)光效率很高。它在正常工作時(shí)，正向壓降約3.2 V，電流在15 mA左右?，F(xiàn)取這樣一只發(fā)光二極管（電路符號(hào)用表示），要測(cè)量它的伏安特性，提供有下列的實(shí)驗(yàn)器材：電源E（電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器R0（阻值0~20 Ω）；毫安表（量程20 mA，有內(nèi)阻）；數(shù)字萬(wàn)用表（電壓擋有五個(gè)量程：分別為0.2 V、2 V、20 V、200 V、2 000 V，內(nèi)阻很大）；開(kāi)關(guān)一只；導(dǎo)線若干。

要求：（1）在圖1方框內(nèi)畫(huà)出能測(cè)定其伏安特性的電路原理圖，并在圖上注明電壓表所選量程。

（2）某實(shí)驗(yàn)員通過(guò)實(shí)驗(yàn)已得出了圖2所示的U-I特性曲線圖。接著，他又用該二極管、電源E和另一只固定電阻R等組成圖3所示的電路，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出微弱白光。立即用萬(wàn)用表的電壓擋測(cè)得電阻R兩端的電壓為1.0 V，由此可以判定電阻R的阻值大約為_(kāi)________Ω。

2． 從節(jié)能的角度考慮，為了減少“線損”，很多地方需要使用變壓器。某變電站用220 V的電壓送電，導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的20％。若要使導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的5％，則輸出的電壓應(yīng)變?yōu)開(kāi)______V。

3． 潮汐能也是一種環(huán)保型新能源。某海灣共占面積1.0×10⁵ m²，漲潮時(shí)平均水深20 m，此時(shí)關(guān)上水壩閘門(mén)，可使水位保持20 m不變。退潮時(shí)，壩外水位降至18 m（如圖4所示）。利用此水壩建一座水力發(fā)電站，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10％，每天有兩次漲潮，該電站每天能發(fā)出的電能是（g取10 m/s²）（）

A. 1×10⁸ J B. 2×10⁸ J C. 4×10⁸ J D. 8×10⁸ J

4. 核能是一種高效的能源，我國(guó)已具備自主開(kāi)發(fā)利用核能的技術(shù)。開(kāi)發(fā)利用核能，首要問(wèn)題要解決核輻射。

（1）在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼（見(jiàn)圖5）。結(jié)合圖6可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是_____________。

（2）圖7是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射。當(dāng)胸章上1 mm鋁片和3 mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖6分析工作人員一定受到了________射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員一定受到了________射線的輻射。

5． 某地區(qū)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)4張葉片總共的有效迎風(fēng)面積為S、空氣密度為ρ、平均風(fēng)速為v。設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率（風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的百分比）為η，求每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均功率P。

6. 由于去冬今春缺雨少雪，我國(guó)北方旱情十分嚴(yán)重。如圖8所示為推行節(jié)水灌溉工程的一種轉(zhuǎn)動(dòng)噴水嘴，噴水嘴距地面為h，其噴灌半徑可達(dá)10h，每分鐘噴出水的質(zhì)量為m，所用的水從地下H深的井里抽取。設(shè)水以相同的速率噴出，水泵的效率為η，不計(jì)空氣阻力。試求：

（1）噴水龍頭噴出水的初速度；

（2）水泵每分鐘對(duì)水所做的功；

（3）帶動(dòng)水泵的電動(dòng)機(jī)的最小輸出功率。

7． 節(jié)能降耗、有效地提高能量利用率是人類(lèi)所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。圖9是某輕軌車(chē)站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小的坡度。請(qǐng)你從提高能量利用效率的角度，分析這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。