目前电能都是通过电网采用有线方式传输的,人们一直梦想能无线传输电能,梦想在日常生活中实现无线充电,甚至不用电池。现在,一科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展,也许,人类的这一梦想不久就能实现。
(1)实现无线传输能量,涉及能量的______________、传播和接收。
(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔,以无线电波的形式将电能输送到指定地点,但一直没有在应用层面上获得成功,其主要原因是这类无线电波( )
A.在传输中很多能量被吸收
B.在传输中易受山脉阻隔
C.向各个方向传输能量
D.传输能量易造成电磁污染
(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能,接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关,实验测量P和R的部分数据如下表:
R/m |
1 |
2 |
4 |
5 |
x |
10 |
P/W |
1 600 |
400 |
100 |
y |
25 |
16 |
①上表中的x=________,y=________。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为________。
(4)为研究无线传输电能,某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置,在短距离内点亮了灯泡,如图25-1所示。实验测得,接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
图25-1
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电,则损失功率为________W。
②若把甲线圈接入电压为220 V的电源,测得该线圈中的电流为0.195 A。这时,接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光,则此灯泡的功率为________W。
(5)由于在传输过程中能量利用率过低,无线传播电能还处于实验阶段。为早日告别电线,实现无线传输电能的工业化,还需解决一系列问题,请提出至少两个问题。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(1)发射 (2)C (3)①8 64 ②PR2=1 600 (4)①18.6 ②15 (5)仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等等。
【解析】(1)像电磁波一样,无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程。
(2)电磁波可以向各个方向传播,而电能的输送需要定向传播。
(3)由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR2=1 600。将R=5带入上式得P=64,所以y=64;将P=25带入得R=8,所以x=8。
(4)①由题意知,输电效率为η=35%,则
P总=P/η=28.6 W,
所以损失的功率为P损=P总-P=28.6 W-10 W=18.6 W。
②甲线圈输入功率为P总=UI=220×0.195 W=42.9 W,
所以,乙线圈得到的功率,即灯泡的功率为P=P总η=42.9×35% W=15.0 W。
(5)因为在无线传输过程中,电磁波向各个方向传播是均等的,无法有效地控制方向性,为了更多地接收到电磁波,就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器,需有很大的体积。同时,向空间辐射较多的电磁波,对人体有害。)
思路分析:像电磁波一样,无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程。根据数据分析计算;损失的功率为总功率与利用的功率只差,因为在无线传输过程中,电磁波向各个方向传播是均等的,无法有效地控制方向性,为了更多地接收到电磁波,就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器,需有很大的体积。同时,向空间辐射较多的电磁波,对人体有害。)
试题点评:本题理论上考查了实现无线传输电能的过程
科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
R(m) | 1 | 2 | 4 | 5 | x | 10 |
P(W) | 1600 | 400 | 100 | y | 25 | 16 |
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科目:高中物理 来源:新人教版选修3-4《第14章 电磁波 第15章 相对论简介》2013年单元测试卷(1)(解析版) 题型:解答题
R(m) | 1 | 2 | 4 | 5 | x | 10 |
P(W) | 1600 | 400 | 100 | y | 25 | 16 |
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科目:高中物理 来源:新人教版选修3-4《第14章 电磁波 第15章 相对论简介》2012年单元测试卷(1)(解析版) 题型:解答题
R(m) | 1 | 2 | 4 | 5 | x | 10 |
P(W) | 1600 | 400 | 100 | y | 25 | 16 |
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