江西省金溪县第一中学 詹新

原载：《数理化学习（初中版）》2007年第1期

随着油价持续不断攀升，能源危机已是世界范围内人们急待解决的问题，除了大力提倡节约能源，其重要途径就是开发新能源。围绕这一社会热点问题，各地中考出现了很多以新能源为素材的试题。它们以情景新、综合性强、对学生能力要求高等特点倍受大家的关注，下面举实例供师生们赏析。

例1　（2006年江苏省无锡市）据报道，2008年北京奥运会的标志性工程——国家体育馆（“鸟巢”工程）确定采用太阳能电力这一绿色能源。去年年底在纽约交易所上市的无锡尚德太阳能电力有限公司被选中为“鸟巢”的十二个主通道安装太阳能发电系统。

（1）若为“鸟巢”工程提供的130 kW太阳能发电系统连续正常工作1 h，可得到多少电能？

（2）尚德公司今年的产品将达到2. 4×10⁴W的发电功率，进入全球第四名。若这些产品提供的电能改由火力发电来提供，则每秒钟将增加约99 kg的二氧化碳排放量，造成大气污染。已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1. 98 kg/m³，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积多大？

（3）尚德公司产品的光电转化率（光能转化为电能的效率）目前在国内同行处于领先水平。现有该公司生产的接收面积为2 m²的太阳能电池板，其光电转化率为17%。如果太阳光照射到该电池板时每平方米面积上的辐射功率为1. 0×10³W，则它的发电功率是多大？

解：（1）130 kW太阳能发电系统连续正常工作1 h，可得电能：

W =Pt =130 kW×1 h = 130 kW·h.

（2）99 kg二氧化碳在通常情况下的体积：

V =m/ρ=99 kg/1. 98 kg/m³= 50 m³

（3）由光电转化率可知

η=W_电/W_太阳=P_电t/P_太阳t=P_电/P_太阳，

故P_电=ηP_太阳

=17%×1.0×10³W×2

= 340W.

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例2　（2006年广西桂林）沼气利用，在当前农村能源开发、建设生态农业的过程中，其地位和作用日显重要。

（1）沼气池建设国家标准的技术参数中规定：池内正常工作气压≤800 mm水柱；池内最大气压≤1200 mm水柱；地基允许承载力≥5 t/m²。那么：池内的正常工作气压不能大于多少帕？地基要能承受的压强不能小于多少帕？

（2）沼气生产主要是利用人、畜（禽）粪便、稻草、杂草、玉米、高粱杆等有机物作为原料，在沼气池里经发酵后生成.据调查，一个五口之家，每天煮饭炒菜、热水洗澡需要消耗沼气1 m³，那么每天至少可节约多少干木柴？

（沼气热值约： 8. 4×107J/m³，干木柴热值约： 1. 2×10⁷J/kg）

（3）推广使用沼气，对农村居住环境或生态环境有什么好处？ （说出一点即可）

解：（1）池内的正常工作气压最大为：

p_内=ρ_水gh

=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×0. 8 m

= 8. 0×10³Pa.

地基要承受的最小压强为：

p_地=FS=GS=mgS

=5×10³kg×10 N/kg/1 m²

= 5×10⁴Pa.

（2）沼气燃烧放出热量为：

Q_放=热值×V

=8.4×10⁷J/m³×1 m³

= 8. 4×10⁷J.

根据Q_木=Q_放，由Q_木=热值×m可得：

m =Q_放/热值=8.4×10⁷J/1. 2×10⁷J/kg= 7 kg.

（3）对居住环境的好处：人、畜（禽）粪便、稻草、杂草等直接进入沼气池里生产沼气，可改善农村的居住环境卫生，减少疾病传播.对生态环境的好处：沼气取代木柴，可保护森林资源，减少水土流失。

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例3　（2006年陕西课改区）中国地热城——咸阳，蕴藏着丰富的地热资源。在300平方公里范围内，地热能储量为4. 95×10¹⁰m³，折合标准煤7. 2×10¹¹kg；井口水源多为80 ~ 100℃，最高达120℃；目前开发的井均为自喷井，自喷高度可达120 m；井均出水300 m³/h，医疗热矿水浓度标准各项指标在全国名列前茅.阅读上述材料，解答下列问题：

（1）地热水从井口喷出时的最大压强为1. 2×10⁶Pa，则井口0. 03m²的面积上受到的压力为多大？

（2）若地热能全部被开发，能放出多少焦耳的热量？ （标准煤热值取3. 0×10⁷J/kg）

（3）请你就开发利用地热资源提出一条合理化建议。

解：（1）由p =FS，可得井口压力为：

F =p·S

=1.2×10⁶Pa×0. 03 m²

= 3. 6×10⁴N.

（2）能放出的热量

Q =mq

=7.2×10¹¹kg×3. 0×10⁷J/kg

= 2. 16×10¹⁹J.

（3）合理化建议：

①利用地热发电；②利用地热取暖；③利用地热开发温泉保健；④热带鱼养殖。

例4　（2006年安徽课改区）社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。

热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就象造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。

预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16 min产生1. 44×10¹²J的热量.据媒体报道：1 L海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300 L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：

（1）若汽油的密度约为0. 7×10³kg/m³，300 L汽油的质量是多少？ （1 L =1×10^-3m³）

（2）若汽油的热值约为5×107J/kg，300 L汽油完全燃烧能释放多少热量？

（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1. 44×10¹²J的热量？若这些热量转化为电能的效率为50%，则它可以供给一台功率是2 kW的空调正常工作多少小时？

（4）你知道吗？在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”。这个名为托卡马克的装置今年7月就要进行点火实验了。阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识。

解：（1）300 L汽油的质量：

m =ρV

=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³

= 210 kg.

（2）300 L汽油完全燃烧产生的热量：

Q =mq =210 kg×5×10⁷J/kg

= 1. 05×10¹⁰J.

（3）因1 L海水可产生热量是1. 05×10¹⁰J，所以1. 44×10¹²J的热量需要海水体积V：

V =1.44×10¹²/1.05×10¹⁰L

= 1. 37×10²L.

时间： t =W/P

=1.44×10¹²J×50%/2×10³W

= 3. 6×10⁸s

= 1×10⁵h.

（4）答案好。从人类的可持续发展、环保、对中国国力的认识、安全等各方面回答均可。

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另外，江苏盐城市、湖北武汉市、江苏泰州市分别考查了风能、混合燃烧、垃圾气体利用等，限于篇幅，不再赘述。

从以上几例可知：这类新能源试题：①一般题干较长，要求考生应具备较强的阅读理解能力；②多以能量（热学）为核心，结合力学、电学等方面的知识，要求考生应具备较强的综合知识的能力；③多为压轴题，最后一问一般均为开放性问题，要求考生应具备较强的发散思维能力。