能源是經(jīng)濟發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前我國使用的主要能源煤、石油、天然氣都屬于不可再生資源，因此，開發(fā)利用新能源就顯得格外重要。

44.利用新能源發(fā)電的形式很多(見下圖)，其中A表示潮汐能發(fā)電，B表示地?zé)崮馨l(fā)電，C表示________能發(fā)電，D表示________能發(fā)電。

 A                                    B

C                                      D

45.我國自古有“晝漲稱潮，夜?jié)q稱汐”的說法。潮汐主要是由太陽和月球?qū)�海水的引力造成的，以月球�(qū)�海水的引力為主�?/p>

(1)世界兩大觀潮勝地，一處是亞馬孫河北河口，另一處是我國的________入�？�

(2)下圖a、b是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時開閘，水由通道進入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點時關(guān)閉閘門(見圖a)。當落潮時，開閘放水發(fā)電(見圖b)。設(shè)海灣水庫面積為5.0×10⁸m²，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(    )。(ρ_海水取1.0×10³kg/m³，g取10m/s²)

A.2.6×10⁴kW    B.5.2×10⁴kW    C.2.6×10⁵kW    D.5.2×10⁵kW

(3)下圖為雙水庫潮汐電站原理示意圖。兩個水庫之間始終保持著水位差，可以全天發(fā)電。漲潮時，閘門的開關(guān)情況是__________；落潮時，閘門的開關(guān)情況是__________。從能量的角度說，該電站是將海水的__________轉(zhuǎn)化為水輪機的功能，再推動發(fā)電機發(fā)電。

46.潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。

(1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄露，核反應(yīng)堆有三道防護屏障；燃料包殼，壓力殼和安全殼(見圖1)。結(jié)合圖2可知，安全殼應(yīng)當選用的材料是________。

(2)核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后(    )。

A.沉入海底       B.放至沙漠       C.運用月球      D.深埋地下

圖3

(3)圖3是來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過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，而鉛片下面的照相底片未被感光時，結(jié)合圖2分析可知工作人員受到了______射線的輻射；當所有照相底片未被感光時，工作人員受到了________射線的輻射。

47.氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車倍受青瞇。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號”，已達到世界先進水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標邁進。氫能具有的優(yōu)點包括(    )。

①原料來源廣    ②易燃燒、熱值高

③儲存方便      ④制備工藝廉價易行

A.①②      B.①③       C.③④      D.②④

能源是經(jīng)濟發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前我國使用的主要能源煤、石油、天然氣都屬于不可再生資源，因此，開發(fā)利用新能源就顯得格外重要。

44.利用新能源發(fā)電的形式很多（見下圖），其中A表示潮汐能發(fā)電，B表示地?zé)崮馨l(fā)電，C表示_________能發(fā)電，D表示_________能發(fā)電。

45.我國自古有“晝漲稱潮，夜?jié)q稱汐”的說法。潮汐主要是由太陽和月球?qū)�海水的引力造成的，以月球�(qū)�海水的引力為主�?/p>

（1）世界兩大觀潮勝地，一處是亞馬孫河北河口，另一處是我國的_________入�？�。

（2）下圖a、b是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時開閘，水由通道進入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點時關(guān)閉閘門（見圖a）。當落潮時，開閘放水發(fā)電（見圖b）。設(shè)海灣水庫面積為5.0×10⁸m²，平均潮差為3.0 m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(   )

（ρ_海水取1.0×10³kg/m³，g取10m/s²）

A.2.6×10⁴kW              B.5.2×10⁴kW              C.2.6×10⁵kW              D.5.2×10⁵kw

（3）下圖為雙水庫潮汐電站原理示意圖。兩個水庫之間始終保持著水位差，可以全天發(fā)電。漲潮時，閘門的開關(guān)情況是_________；落潮時，閘門的開關(guān)情況是_________。從能量的角度說，該電站是將海水的_________轉(zhuǎn)化為水輪機的動能，再推動發(fā)電機發(fā)電。

46.潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。

（1）在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄露，核反應(yīng)堆有三道防護屏障：燃料包殼，壓力殼和安全殼（見圖1）。結(jié)合圖2可知，安全殼應(yīng)當選用的材料是_________。

（2）核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后（  ）

A.沉入海底                              B.放至沙漠

C.運到月球                              D.深埋地下

圖1                                          圖2

圖3

（3）圖3是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過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，結(jié)合圖2分析可知工作人員受到了_________射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了_________射線的輻射。

47.氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車倍受青睞。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號”，已達到世界先進水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標邁進。氫能具有的優(yōu)點包括(   )

①原料來源廣  ②易燃燒、熱值高  ③儲存方便  ④制備工藝廉價易行

A.①②                   B.①③                C.③④                D.②④

第九部分 穩(wěn)恒電流

第一講 基本知識介紹

第八部分《穩(wěn)恒電流》包括兩大塊：一是“恒定電流”，二是“物質(zhì)的導(dǎo)電性”。前者是對于電路的外部計算，后者則是深入微觀空間，去解釋電流的成因和比較不同種類的物質(zhì)導(dǎo)電的情形有什么區(qū)別。

應(yīng)該說，第一塊的知識和高考考綱對應(yīng)得比較好，深化的部分是對復(fù)雜電路的計算（引入了一些新的處理手段）。第二塊雖是全新的內(nèi)容，但近幾年的考試已經(jīng)很少涉及，以至于很多奧賽培訓(xùn)資料都把它刪掉了。鑒于在奧賽考綱中這部分內(nèi)容還保留著，我們還是想粗略地介紹一下。

一、歐姆定律

1、電阻定律

a、電阻定律 R = ρ

b、金屬的電阻率 ρ = ρ₀（1 + αt）

2、歐姆定律

a、外電路歐姆定律 U = IR ，順著電流方向電勢降落

b、含源電路歐姆定律

在如圖8-1所示的含源電路中，從A點到B點，遵照原則：①遇電阻，順電流方向電勢降落（逆電流方向電勢升高）②遇電源，正極到負極電勢降落，負極到正極電勢升高（與電流方向無關(guān)），可以得到以下關(guān)系

U_A ? IR ? ε ? Ir = U_B 

這就是含源電路歐姆定律。

c、閉合電路歐姆定律

在圖8-1中，若將A、B兩點短接，則電流方向只可能向左，含源電路歐姆定律成為

U_A + IR ? ε + Ir = U_B = U_A

即 ε = IR + Ir ，或 I = 

這就是閉合電路歐姆定律。值得注意的的是：①對于復(fù)雜電路，“干路電流I”不能做絕對的理解（任何要考察的一條路均可視為干路）；②電源的概念也是相對的，它可以是多個電源的串、并聯(lián)，也可以是電源和電阻組成的系統(tǒng)；③外電阻R可以是多個電阻的串、并聯(lián)或混聯(lián)，但不能包含電源。

二、復(fù)雜電路的計算

1、戴維南定理：一個由獨立源、線性電阻、線性受控源組成的二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個電壓源和電阻串聯(lián)的二端網(wǎng)絡(luò)來等效。（事實上，也可等效為“電流源和電阻并聯(lián)的的二端網(wǎng)絡(luò)”——這就成了諾頓定理。）

應(yīng)用方法：其等效電路的電壓源的電動勢等于網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其串聯(lián)電阻等于從端鈕看進去該網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源為零值時的等效電阻。

2、基爾霍夫（克�？品颍┒�律

a、基爾霍夫第一定律：在任一時刻流入電路中某一分節(jié)點的電流強度的總和，等于從該點流出的電流強度的總和。

例如，在圖8-2中，針對節(jié)點P ，有

I₂ + I₃ = I₁ 

基爾霍夫第一定律也被稱為“節(jié)點電流定律”，它是電荷受恒定律在電路中的具體體現(xiàn)。

對于基爾霍夫第一定律的理解，近來已經(jīng)拓展為：流入電路中某一“包容塊”的電流強度的總和，等于從該“包容塊”流出的電流強度的總和。

b、基爾霍夫第二定律：在電路中任取一閉合回路，并規(guī)定正的繞行方向，其中電動勢的代數(shù)和，等于各部分電阻（在交流電路中為阻抗）與電流強度乘積的代數(shù)和。

例如，在圖8-2中，針對閉合回路① ，有

ε₃ ? ε₂ = I₃ ( r₃ + R₂ + r₂ ) ? I₂R₂ 

基爾霍夫第二定律事實上是含源部分電路歐姆定律的變體（☆同學(xué)們可以列方程 U_P = … = U_P得到和上面完全相同的式子）。

3、Y?Δ變換

在難以看清串、并聯(lián)關(guān)系的電路中，進行“Y型?Δ型”的相互轉(zhuǎn)換常常是必要的。在圖8-3所示的電路中

☆同學(xué)們可以證明Δ→ Y的結(jié)論…

R_c = 

R_b = 

R_a = 

Y→Δ的變換稍稍復(fù)雜一些，但我們?nèi)匀豢梢缘玫?/p>

R₁ = 

R₂ = 

R₃ = 

三、電功和電功率

1、電源

使其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。如發(fā)電機、電池等。發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽桓呻姵�、蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�；光電池是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�；原子電池是將原子核放射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�；在電子設(shè)備中，有時也把變換電能形式的裝置，如整流器等，作為電源看待。

電源電動勢定義為電源的開路電壓，內(nèi)阻則定義為沒有電動勢時電路通過電源所遇到的電阻。據(jù)此不難推出相同電源串聯(lián)、并聯(lián)，甚至不同電源串聯(lián)、并聯(lián)的時的電動勢和內(nèi)阻的值。

例如，電動勢、內(nèi)阻分別為ε₁ 、r₁和ε₂ 、r₂的電源并聯(lián)，構(gòu)成的新電源的電動勢ε和內(nèi)阻r分別為（☆師生共同推導(dǎo)…）

ε = 

r = 

2、電功、電功率

電流通過電路時，電場力對電荷作的功叫做電功W。單位時間內(nèi)電場力所作的功叫做電功率P 。

計算時，只有W = UIt和P = UI是完全沒有條件的，對于不含源的純電阻，電功和焦耳熱重合，電功率則和熱功率重合，有W = I²Rt = t和P = I²R = 。

對非純電阻電路，電功和電熱的關(guān)系依據(jù)能量守恒定律求解。 

四、物質(zhì)的導(dǎo)電性

在不同的物質(zhì)中，電荷定向移動形成電流的規(guī)律并不是完全相同的。

1、金屬中的電流

即通常所謂的不含源純電阻中的電流，規(guī)律遵從“外電路歐姆定律”。

2、液體導(dǎo)電

能夠?qū)щ姷囊后w叫電解液（不包括液態(tài)金屬）。電解液中離解出的正負離子導(dǎo)電是液體導(dǎo)電的特點（如：硫酸銅分子在通常情況下是電中性的，但它在溶液里受水分子的作用就會離解成銅離子Cu²⁺和硫酸根離子S，它們在電場力的作用下定向移動形成電流）。

在電解液中加電場時，在兩個電極上（或電極旁）同時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的過程叫作“電解”。電解的結(jié)果是在兩個極板上（或電極旁）生成新的物質(zhì)。

液體導(dǎo)電遵從法拉第電解定律——

法拉第電解第一定律：電解時在電極上析出或溶解的物質(zhì)的質(zhì)量和電流強度、跟通電時間成正比。表達式：m = kIt ＝ KQ （式中Q為析出質(zhì)量為m的物質(zhì)所需要的電量；K為電化當量，電化當量的數(shù)值隨著被析出的物質(zhì)種類而不同，某種物質(zhì)的電化當量在數(shù)值上等于通過1C電量時析出的該種物質(zhì)的質(zhì)量，其單位為kg/C。）

法拉第電解第二定律：物質(zhì)的電化當量K和它的化學(xué)當量成正比。某種物質(zhì)的化學(xué)當量是該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M（克原子量）和它的化合價n的比值，即 K =  ，而F為法拉第常數(shù)，對任何物質(zhì)都相同，F(xiàn) = 9.65×10⁴C/mol 。

將兩個定律聯(lián)立可得：m = Q 。

3、氣體導(dǎo)電

氣體導(dǎo)電是很不容易的，它的前提是氣體中必須出現(xiàn)可以定向移動的離子或電子。按照“載流子”出現(xiàn)方式的不同，可以把氣體放電分為兩大類——

a、被激放電

在地面放射性元素的輻照以及紫外線和宇宙射線等的作用下，會有少量氣體分子或原子被電離，或在有些燈管內(nèi)，通電的燈絲也會發(fā)射電子，這些“載流子”均會在電場力作用下產(chǎn)生定向移動形成電流。這種情況下的電流一般比較微弱，且遵從歐姆定律。典型的被激放電情形有

b、自激放電

但是，當電場足夠強，電子動能足夠大，它們和中性氣體相碰撞時，可以使中性分子電離，即所謂碰撞電離。同時，在正離子向陰極運動時，由于以很大的速度撞到陰極上，還可能從陰極表面上打出電子來，這種現(xiàn)象稱為二次電子發(fā)射。碰撞電離和二次電子發(fā)射使氣體中在很短的時間內(nèi)出現(xiàn)了大量的電子和正離子，電流亦迅速增大。這種現(xiàn)象被稱為自激放電。自激放電不遵從歐姆定律。

常見的自激放電有四大類：輝光放電、弧光放電、火花放電、電暈放電。

4、超導(dǎo)現(xiàn)象

據(jù)金屬電阻率和溫度的關(guān)系，電阻率會隨著溫度的降低和降低。當電阻率降為零時，稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。電阻率為零時對應(yīng)的溫度稱為臨界溫度。超導(dǎo)現(xiàn)象首先是荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)的。

超導(dǎo)的應(yīng)用前景是顯而易見且相當廣闊的。但由于一般金屬的臨界溫度一般都非常低，故產(chǎn)業(yè)化的價值不大，為了解決這個矛盾，科學(xué)家們致力于尋找或合成臨界溫度比較切合實際的材料就成了當今前沿科技的一個熱門領(lǐng)域。當前人們的研究主要是集中在合成材料方面，臨界溫度已經(jīng)超過100K，當然，這個溫度距產(chǎn)業(yè)化的期望值還很遠。

5、半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的電阻率界于導(dǎo)體和絕緣體之間，且ρ