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    3．地球上的能量，从源头上说来自太阳传到地球表面的辐射．假定不计大气对太阳辐射的吸收，太阳到达地球表面的辐射一部分被地球表面反射到太空，另一部分被地球吸收．被吸收的部分最终转换成为地球热辐射（红外波段的电磁波）．热辐射在向外传播过程中，其中一部分会被温室气体反射回地面，地球以此方式保持了总能量平衡，能量关系如图所示．

    作为一个简单的理想模型，假定地球表面的温度处处相同，且太阳和地球的辐射都遵从斯忒蕃一玻尔兹曼定律：单位面积的辐射功率J与表面的热力学温度T的四次方成正比，即 J=σT4，其中σ是一个常量．已知太阳表面温度Ts=5.78×103K，太阳半径Rs=6.69×105km，地球到太阳中心的平均距离r．假设地球表面对太阳辐射的平均反射率α；温室气体在大气层中集中形成一个均匀的薄层，并设它对热辐射能量的反射率为β．
    问：当考虑了温室气体对热辐射的反射作用后，平衡时，地球表面的温度是多少？
    （提示：球的表面积公式S=4πR2，R为球的半径）

    分析 根据题意分别求出太阳辐射总功率、地球接收到的太阳辐射功率、经地球反射的太阳辐射功率、地球吸收了太阳辐射最终转化为地球的热辐射功率、温室气体对地球热辐射的反射功率，再根据能量守恒定律列出等式，解出地球表面的温度．

    解答 解：令地球半径为R0，地球表面温度Ts，太阳辐射总功率为Ps，地球接收到的太阳辐射功率P，地球的热辐射功率P0，由题意得：
    太阳辐射总功率为：Ps=4πRs2σTs4     …①
    地球接收到的太阳辐射功率为：P=$\frac{{P}_{s}}{4π{r}^{2}}$πR02   …②
    经地球反射的太阳辐射功率为：αP   …③
    地球吸收了太阳辐射最终转化为地球的热辐射功率为：
    P0=Ps=4πR02σT04         …④
    温室气体对地球热辐射的反射功率为：βP0   …⑤
    由能量守恒，可得：P+βP0=αP+P0     …⑥
    将①②③④⑤式代入⑥式，得：
    T0=$\root{4}{\frac{（1-α）{R}_{s}^{2}}{4（1-β）{r}^{2}}}$Ts．
    答：地球表面的温度是$\root{4}{\frac{（1-α）{R}_{s}^{2}}{4（1-β）{r}^{2}}}$Ts．

    点评 本题关键是建立物理模型，根据能量守恒定律列式，要用到题目提供的公式J=σT4，难度很大，好像超出了初中的范围．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    13．汽油机和柴油机的共同特点是：它们的压缩冲程都是把机械 能转化为内 能，在做功冲程都是把内能转化为机械能．

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    14．以下是核电站工作情况的方框图，关于方框图中各装置的能量转化，下列说法正确的是（　　）
    A．核反应堆将核能转化为电能
    B．蒸汽轮机将机械能转化为内能
    C．发电机将机械能转化为电能
    D．核电站中所发生的核反应是聚变反应

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

    11．如图所示的现象中，能用流体压强与流速关系解释的是（　　）
    A．
    皮碗对吸    		B．
    瓶吞鸡蛋    		C．
    纸托水杯    		D．
    吹乒乓球

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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    18．挂着标语的氢气球在太阳光的照射下温度升高体积膨胀．气球的质量不变，气球受到的浮力增大．（均选填“增大”、“减小”或“不变”）证明大气压强存在的著名实验是马德堡半球实验．

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

    8．家庭电路中，关于空气开关正确的是（　　）
    A．只是家庭电路的总开关B．是家庭电路的某用电器开关
    C．代替了闸刀开关和熔丝D．跟漏电保护器作用相同

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

    15．关于水平面上的小车的运动，下列说法中正确的是（　　）
    A．力是维持小车运动的原因
    B．小车运动状态改变时，一定受到了力的作用
    C．没有力作用在小车上，小车就慢慢停下来
    D．只要有力作用在小车上，小车就一定运动

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    12．某班的同学在做“探究并联电路中干路电流与支路电流有什么关系”的实验．
    （1）请你用笔画线表示导线，在图中连接测量A点电流时的实物电路图．

    小红所在小组同学选用了两个相同的小灯泡进行了一次实验，得到的数据如下表所示：
    A点的电流IA（A）B点的电流IB（A）C点的电流IC（A）
    0.480.240.24
    （2）分析表中的数据，她们小组得出了两条结论是：
    A．并联电路中各支路电流都相等；
    B．干路电流与支路电流的关系为I干路=n I支路．（n为支路条数）．
    小红组实验方案中存在明显的不足，请给她们提出改进意见：换用不同规格的小灯泡，进行多次测量．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    13．阅读短文，回答问题．
    汽车防冻液
    汽车在行驶时，发动机的温度会升得很高．为了确保安全，可用水循环进行冷却．实际上，水中往往还要加入不易挥发的防冻液（原液），加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固，长时间开车也不容易沸腾．
    有关资料表明，防冻液与水按不同的比例混合，混合液的凝固点、沸点不同，具体数值参见下表（表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比）．
    防冻液含量/%30405060708090
    混合液的凝固点/℃-17-28-37-49-48-46-28
    混合液的沸点/℃103104107111117124141
    在给汽车水箱中加防冻液时，宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10～15℃．考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果，因此，混合液中防冻液的含量不宜过高．
    （1）在混合液中，如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%，则混合液凝固点的变化D．
    A．逐渐升高                   B．逐渐降低
    C．先升高后降低               D．先降低后升高
    （2）若某地常年最低气温为-15℃，对该地区汽车来说，在下列不同防冻液含量的混合液中，宜选B．
    A．30%        B．40%        C．60%       D．90%
    （3）长时间使用后，汽车水箱中的混合液会减少．与原来相比，混合液的沸点升高（选填“升高”、“降低”或“不变”），其原因是防冻液不易挥发，减少后浓度增加了，使得沸点升高．

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