《2025年基础训练大象出版社九年级物理全一册教科版》

17. 田湾核电站有两台机组先后并网发电。
(1)先后并网发电的两台机组年发电量约为$ 1.6×10^1⁰kW·h,$这些电能相当于普通电厂完全燃烧多少吨标准煤放出的能量？(q_煤$ = 3×10^7J/kg)$
(2)与普通电厂的火力发电相比,核能发电具有哪些优点？(说出两点即可)
(3)若电厂通过供电系统,用 220V 的电压给离电厂较远的小明家所在的小区供电,某天小明在家用标有“220V 1000W”字样的电热水壶烧水,在 10min 内将 2kg 的水从 20℃升温至 60℃。假如在烧水过程中由电能产生的热量 80%被水吸收,则电热水壶的实际功率是多大？[c_水$ = 4.2×10^3J/(kg·℃)]$

答案：
(1)
$1kW\cdot h = 3.6×10^{6}J$，则$1.6×10^{10}kW\cdot h$换算为焦耳为：
$1.6×10^{10}×3.6×10^{6}J=5.76×10^{16}J$
由$Q_{放}=mq$可得，$m=\frac{Q_{放}}{q}$，已知$q = 3×10^{7}J/kg$，$Q_{放}=5.76×10^{16}J$，则
$m=\frac{5.76×10^{16}J}{3×10^{7}J/kg}=1.92×10^{9}kg = 1.92×10^{6}t$
(2)
核能发电的优点：清洁无污染；燃料运输量小；节省资源等
(3)
水吸收的热量$Q_{吸}=c_{水}m_{水}(t - t_{0})$，$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot℃)$，$m_{水}=2kg$，$t = 60℃$，$t_{0}=20℃$，则
$Q_{吸}=4.2×10^{3}J/(kg\cdot℃)×2kg×(60℃ - 20℃)=3.36×10^{5}J$
因为$\eta=\frac{Q_{吸}}{W}$，所以$W=\frac{Q_{吸}}{\eta}=\frac{3.36×10^{5}J}{80\%}=4.2×10^{5}J$
$t = 10min = 600s$，由$P=\frac{W}{t}$可得，
$P=\frac{4.2×10^{5}J}{600s}=700W$
答：
(1)这些电能相当于普通电厂完全燃烧$1.92×10^{6}t$标准煤放出的能量；
(2)清洁无污染、燃料运输量小；
(3)电热水壶的实际功率是$700W$。