[试题]高三理科综合能力-3+X理综试题集(二)
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3+X 理综试题集（二）
6.为了解决日益紧迫的能源问题，有些科学家正在研究太空电站的问 题。所谓太空电站，就是地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如 右：在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，把光能转化为电能；再经 过微波转换器把直流电转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向 地面固定接收站发送；地面的接收站再把微波转换成电能。⑴已知太 阳能硅电池每片面积 S0=4cm2，可提供电功率 P0=50mW，巨大的太阳 能收集板电池阵列面积为 S=5×109m2， 其总功率为多少？⑵利用微波 传输，实现了“无缆输电” ，输电效率可达 80%，微波输电采用的频率为ν =2450MHZ，求 其波长和到达地面时接收站接收到的功率。 ⑶若已知地球本影长为地球半径的 216 倍， 同步 轨道电站离地面的高度是地球半径的 5.6 倍，试估计太阳能电站一天内处于地球阴影内而不 能发电的时间有多长？ 分析：⑴用比例可以算出太阳能收集板的总功率 P=P0S/S0 ⑵微波的波长可按电磁波波速计 算公式 C=ν λ 求出；地面接收功率为 P80%。 ⑶画出示意图可 以看出：地球本影所成的圆锥体的顶角是很小的，可以用比例 估 算 出 太 阳 能 电 站 在 地 球 阴 影 中 运 行 的 路 程
S
216 6.6 ，利用它跟轨道周长的比 2 R （R 为地球半径） 216
可得所用时间的比，而周期为 24 小时，于是求出在阴影中的时间。 解 答 ： ⑴ P=P0S/S0=6.25 × 1011W 。 ⑵ λ =C/ ν =0.12m ， 地 面 接 收 功 率
P P 80% 5 1011W 。⑶ S
4
8.（2000 年广东综合题）在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物
链，在维持生态平衡方面发挥重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠 的。假设老鼠的体温约 370C，它发出的最强的热辐射的波长为λ m,根据热辐射理论，λ m 与 辐射源的绝对温度 T 的关系近似为 Tλ m=2.90×10-3mK。 ⑴老鼠发出最强的热辐射的波长为： A.1.16×10-4m B.9.4×10-6m C.7.8×10-5m D.9.7×10-8m ⑵老鼠发出的最强的热辐射属于： A.红外波段 B.紫外波段 C.可见波段 D.X 射线波段 ⑶下列符合生物学意义的食物链是： A.青草→鼠→蛇→鹰 B.阳光→青草→鼠→蛇→人 C.大米→鼠→蛇→人 D.营养物质→鼠→蛇→鹰 ⑷上述符合生物学意义的食物链可与其他多条食物链彼此交错形成复杂的食物网。 在该食物 网中： A.任何一种生物的灭绝，都将导致其他生物的消失 B.生物之间存在着十分复杂的客观联系 C.有些生物的存在只是为了别的生物的存在提供食物 D.任何一种生物的灭绝，都将导致生态平衡的破坏 解答：⑴ B ⑵ A ⑶ D ⑷ D 9.（2000 年广东综合题）超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987 年我国科学家制 成了临界温度为 90K 的高温超导材料。 ⑴上述临界温度对应的摄氏温度为：A.-1830C B.-1000C C.1000C D.1830C ⑵利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4Ω ，它提供给用电器的电功率为 40KW，电压为 800V。如果用临界温度以下的超导电缆 替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为： A.1.6KW B.1.6×103KW C.1KW D.10KW 解答：⑴ A ⑵ C 10.右图是电流表内部构造图，其转动部分由圆柱形 铁心、 铝框、 线圈、 轴和螺旋弹簧组成。 试说明铁心、 铝框和螺旋弹簧的作用各是什么？ 解答：铁心的作用是和蹄形磁铁一起形成辐轴状磁 场， 因而使线圈所受的安培力矩 M=nBIS 不受偏转角 度的影响； 铝框的作用是在线框转动时起电磁阻尼作 用； 螺旋弹簧的作用是产生和线圈的电磁力矩平衡的 弹力矩，和胡克定律类似，弹力大小和转动角度成正比，因此弹力矩也和转动角度成正比， 有 Kα = NBIS，I∝α 。可见这种磁电式电表的刻度是均匀的。
Байду номын сангаас
216 6.6 2 R =1.94R，而轨道周长为 S0=2π 6.6R，周期 216
S T 67.4 min ，即有一个小时多一些的时间不能 S0
为 24h=1440min,所以在阴影中时间 t 发电。
7.前不久， “奋进号”航天飞机进行了一次太空飞行，主要任务是给国际空间站运送物资和 给国际空间站安装新的太阳能电池板。该太阳能电池板长 L=73m，宽 d=12m，将太阳能转 化为电能的转化率为η =11%， 已知太阳的辐射总功率为 P0=3.83×1026W， 地日距离为 R0=1.5 11 ×10 m，国际空间站离地球表面 h=370km，它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球 的阴影内，所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内。由以上数据，估 算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少？ 分析：由于国际空间站离地面的高度仅为地球半径的约二十分之一，可认为是近地卫星，它 离太阳的距离基本不变，就是地日距离。太阳的辐射功率均匀分布在以太阳为圆心，地日距 离为半径的球面上，由此可算出每平方米接收到的太阳能功率为 I0=1.35KW/m2（该数据被 称为太阳常数） ，再由电池板的面积和转化率可求出其发出的电能的功率，由于每天只有一 半时间可以发电，所以平均功率是发电时功率的一半。 解答：在地球绕日轨道上每平方米接收到的太阳能功率 I0=P0/4π r02=1.35KW/m2，给国际空 间站安装的这个太阳能电池板发电时发出的电功率为 P=I0Ldη =1.3×105W，由于每天只有 一半时间可以发电，所以平均功率为 P 6.5 10 W 65KW 。
6.为了解决日益紧迫的能源问题，有些科学家正在研究太空电站的问 题。所谓太空电站，就是地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如 右：在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，把光能转化为电能；再经 过微波转换器把直流电转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向 地面固定接收站发送；地面的接收站再把微波转换成电能。⑴已知太 阳能硅电池每片面积 S0=4cm2，可提供电功率 P0=50mW，巨大的太阳 能收集板电池阵列面积为 S=5×109m2， 其总功率为多少？⑵利用微波 传输，实现了“无缆输电” ，输电效率可达 80%，微波输电采用的频率为ν =2450MHZ，求 其波长和到达地面时接收站接收到的功率。 ⑶若已知地球本影长为地球半径的 216 倍， 同步 轨道电站离地面的高度是地球半径的 5.6 倍，试估计太阳能电站一天内处于地球阴影内而不 能发电的时间有多长？ 分析：⑴用比例可以算出太阳能收集板的总功率 P=P0S/S0 ⑵微波的波长可按电磁波波速计 算公式 C=ν λ 求出；地面接收功率为 P80%。 ⑶画出示意图可 以看出：地球本影所成的圆锥体的顶角是很小的，可以用比例 估 算 出 太 阳 能 电 站 在 地 球 阴 影 中 运 行 的 路 程
S
216 6.6 ，利用它跟轨道周长的比 2 R （R 为地球半径） 216
可得所用时间的比，而周期为 24 小时，于是求出在阴影中的时间。 解 答 ： ⑴ P=P0S/S0=6.25 × 1011W 。 ⑵ λ =C/ ν =0.12m ， 地 面 接 收 功 率
P P 80% 5 1011W 。⑶ S
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8.（2000 年广东综合题）在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物
链，在维持生态平衡方面发挥重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠 的。假设老鼠的体温约 370C，它发出的最强的热辐射的波长为λ m,根据热辐射理论，λ m 与 辐射源的绝对温度 T 的关系近似为 Tλ m=2.90×10-3mK。 ⑴老鼠发出最强的热辐射的波长为： A.1.16×10-4m B.9.4×10-6m C.7.8×10-5m D.9.7×10-8m ⑵老鼠发出的最强的热辐射属于： A.红外波段 B.紫外波段 C.可见波段 D.X 射线波段 ⑶下列符合生物学意义的食物链是： A.青草→鼠→蛇→鹰 B.阳光→青草→鼠→蛇→人 C.大米→鼠→蛇→人 D.营养物质→鼠→蛇→鹰 ⑷上述符合生物学意义的食物链可与其他多条食物链彼此交错形成复杂的食物网。 在该食物 网中： A.任何一种生物的灭绝，都将导致其他生物的消失 B.生物之间存在着十分复杂的客观联系 C.有些生物的存在只是为了别的生物的存在提供食物 D.任何一种生物的灭绝，都将导致生态平衡的破坏 解答：⑴ B ⑵ A ⑶ D ⑷ D 9.（2000 年广东综合题）超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987 年我国科学家制 成了临界温度为 90K 的高温超导材料。 ⑴上述临界温度对应的摄氏温度为：A.-1830C B.-1000C C.1000C D.1830C ⑵利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为 0.4Ω ，它提供给用电器的电功率为 40KW，电压为 800V。如果用临界温度以下的超导电缆 替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为： A.1.6KW B.1.6×103KW C.1KW D.10KW 解答：⑴ A ⑵ C 10.右图是电流表内部构造图，其转动部分由圆柱形 铁心、 铝框、 线圈、 轴和螺旋弹簧组成。 试说明铁心、 铝框和螺旋弹簧的作用各是什么？ 解答：铁心的作用是和蹄形磁铁一起形成辐轴状磁 场， 因而使线圈所受的安培力矩 M=nBIS 不受偏转角 度的影响； 铝框的作用是在线框转动时起电磁阻尼作 用； 螺旋弹簧的作用是产生和线圈的电磁力矩平衡的 弹力矩，和胡克定律类似，弹力大小和转动角度成正比，因此弹力矩也和转动角度成正比， 有 Kα = NBIS，I∝α 。可见这种磁电式电表的刻度是均匀的。
Байду номын сангаас
216 6.6 2 R =1.94R，而轨道周长为 S0=2π 6.6R，周期 216
S T 67.4 min ，即有一个小时多一些的时间不能 S0
为 24h=1440min,所以在阴影中时间 t 发电。
7.前不久， “奋进号”航天飞机进行了一次太空飞行，主要任务是给国际空间站运送物资和 给国际空间站安装新的太阳能电池板。该太阳能电池板长 L=73m，宽 d=12m，将太阳能转 化为电能的转化率为η =11%， 已知太阳的辐射总功率为 P0=3.83×1026W， 地日距离为 R0=1.5 11 ×10 m，国际空间站离地球表面 h=370km，它绕地球做匀速圆周运动约有一半时间在地球 的阴影内，所以在它能发电的时间内将把所发电的一部分储存在蓄电池内。由以上数据，估 算这个太阳能电池板能对国际空间站提供的平均功率是多少？ 分析：由于国际空间站离地面的高度仅为地球半径的约二十分之一，可认为是近地卫星，它 离太阳的距离基本不变，就是地日距离。太阳的辐射功率均匀分布在以太阳为圆心，地日距 离为半径的球面上，由此可算出每平方米接收到的太阳能功率为 I0=1.35KW/m2（该数据被 称为太阳常数） ，再由电池板的面积和转化率可求出其发出的电能的功率，由于每天只有一 半时间可以发电，所以平均功率是发电时功率的一半。 解答：在地球绕日轨道上每平方米接收到的太阳能功率 I0=P0/4π r02=1.35KW/m2，给国际空 间站安装的这个太阳能电池板发电时发出的电功率为 P=I0Ldη =1.3×105W，由于每天只有 一半时间可以发电，所以平均功率为 P 6.5 10 W 65KW 。