有關(guān)太陽能利用問題的幾個考題講解學(xué)習(xí)

1、4.41 X107J-4.41 X 10?2000= 2.205X 10*s = 6,125 h有關(guān)太陽能利用問題的幾個考題隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，太陽不但用間接方式一直向人類提供賴以生存和發(fā)展的能量，而且還是可能為人類長期地直接提供巨大能量的又一新能源。首先，太陽能十分巨大，僅一小時到達(dá)地球表面的太陽能，就比目前全世界一年能源生產(chǎn)的總量還多。其次， 太陽能供應(yīng)時間長， 據(jù)科學(xué)家推算，太陽像現(xiàn)在這樣不停地進(jìn)行核 聚變，連續(xù)輻射能量，可維持 60億年以上，對人類來說，太陽能幾乎可以說是一種取之不 盡用之不竭的永久性能源。第三，太陽能分布廣闊，獲取方便，處處可以利用，既無需挖掘 開采，也無需

2、運輸。最后，太陽能安全、清潔，開發(fā)利用太陽能不會給環(huán)境帶來污染。所有 這些，都促使人們對直接利用太陽能日益感興趣。到目前為止，人類直接利用太陽能的途徑有兩種：一是把太陽能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，以供應(yīng)用；二是通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。在近年的中考中， 太陽能的直接利用問題，成為一個重要的考點，為此，摘取一組考題，供大家析賞。一、把太陽能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，以供應(yīng)用的考題例1 2004年遼寧下表是某電輔式太陽能熱水器的部分參數(shù)，夏天用溫度為20C的水將保溫桶充滿。假設(shè)熱水器接受到的太陽能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，試求：保溫權(quán)容積(L )150來光J2.5水溫臭大45-90冬天40“ 3

3、)電熱管220V 2OQ0W當(dāng)水溫恰好達(dá)到最高時，需要多少太陽能？若晚間無太陽光時用電熱管加熱，達(dá)到同樣要求，在電熱管不計熱量損失的情況下, 需要加熱多長時間？請簡要說出一條太陽能熱水器的優(yōu)點。解；保溫補充滿水時，由卩=供得岡=卩朮冒-1 OXlO/mX 150X 103- 150*g籍天巖好日光充分照射下r =兀J Q暑=C 初3 (i -切)=4.2 X 103J/ Og-r： X( 0Q1C - 20T )= 4,41 X 10 7Y太陽能有刃蛤襯水吸收50%節(jié)能匚或無污染.例2 2004年黑龍江下面是小明在題為能源的利用的研究性學(xué)習(xí)中收集到的有關(guān) 太陽能的資料：太陽能是人類最基本的能源

4、，它無污染、免費，還可以再生，這種能源的使用期和太 陽本身壽命一樣長。當(dāng)太陽光照射地面時，1m2地面上在1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1 . 0 X10J，太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置，目前已經(jīng)逐漸地出現(xiàn)在我們的生活 中恰好，小明同學(xué)家最近買一臺太陽能熱水器，在參考了以上資料后，他又在網(wǎng)上下載 了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告：容積01100L集熱管的采光面積C S)曲數(shù)率5)40%便曲年跟(13年小明家每天大約需要 100kg熱水，用這種熱水器將這些水從 25C加熱到45C需要多 長時間？對比效率為80%勺電熱水器，小明家每天可節(jié)約多少電能?辭；設(shè)i表示光照的時間，疋表示l.OX 10

5、V/5-=1 03XOCX2D = .4X106 U)缶=加厲 怕證是衣陽能熱水器倍給水的熱量)S.4X105=l.ox 103X L5X40%10 ES.4X10丁.F一如以皿二、通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能以供應(yīng)用的考題例3 2004年河南太陽能是21世紀(jì)重點發(fā)展的能源之一，太陽能汽車是利用太陽能 電池將接受到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機(jī)來驅(qū)動汽車的一種新型汽車。太陽能實驗車上的太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積s= 8m2,太陽光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為 Fb= 1kw，在晴朗的天氣，電池對著太陽時產(chǎn)生的電壓為U= 120V,并對車上的電動機(jī)提供I = 10

6、A的電流，試問：太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？如果這輛汽車的電動機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%當(dāng)汽車在水平路面上勻速行駛時，受到的牽引力為150N,則汽車的行駛速度是多大？解：太陽能電池的面扳接收到太陽能的功率為 lxioxg = 8000 轉(zhuǎn)化為衣陽能汽車的電攻率曲尸噸=UT= 120f00 當(dāng)汽車勻逮行駛時有POQjyTsda=6)71/5例4 2004年甘肅請先閱讀以下短文和材料:未來是電動汽車的時代中國工程院院士 陳清泉我一直認(rèn)為，電動車一定會代替汽油車，有兩個理由：一是能源問題，二是污染問題。最多再過60年，我們現(xiàn)在所用的石油資源將枯竭，到那時候汽油車怎么辦？還有

7、就是眾所 周知的傳統(tǒng)汽油車對大氣造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重，尾氣排放造成的空氣污染目前已經(jīng)占到整個污染的一半以上。電動車應(yīng)該可以解決這個問題， 因為電動汽車基本上不以汽油為直接燃料, 能源利用率高，環(huán)境污染低摘自2004年4月30日光明日報“院士論壇”資料：目前研究開發(fā)中的電動車有兩類具有實際應(yīng)用前景，一是太陽能電動車，二是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車。前者將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，能源來源無限且無污染，者以氫為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流并排出水，能實現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放。汽莘電動機(jī)聞謹(jǐn)電朋如圖是一輛設(shè)計中的太陽能汽車動力部分的電路簡圖，設(shè)陽光輻射到車上的太陽能電池的光能接受板上的功率為1. 0X 104

8、W行駛時，可通過改變滑動變阻器的電阻來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變汽車的行駛速度，當(dāng)滑動變阻器滑片在最左端時，汽車的行駛速度最大，此時電壓表的示數(shù)為 180V,電流表的示數(shù)為 15A。汽車以最大速度行駛時電動機(jī)消耗的電功率是多大？當(dāng)滑片向右滑至某一位置時，汽車的行駛速度小于最大速度，此時電壓表的示數(shù)為 150V,電流表的示數(shù)為10A,則此時滑動變阻器接入電路的電阻大小是多少？電動機(jī)消耗的 功率與滑動變阻器消耗的功率之比是多大？解：太陽能電池的面扳接收到太陽能的功率為P去=P= 8 000轉(zhuǎn)化為丈陽能汽車的由攻率曲尸噸=UT= 120f00當(dāng)汽車勻遠(yuǎn)行駛時有900JP1麗M=6)71/5例5 2004

9、年海淀有一種太陽能照明燈，太陽能電池板供1只“ 12V 9W的電子節(jié)能燈工作，若太陽能電池板接受太陽能的有效面積為0. 3mi,平均1h內(nèi)得到的太陽輻射能約為0. 4 X 106J,太陽光照一天（不考慮天氣的影響、以8h計算），恰好可供電子節(jié)能燈工作10h,請解答下列問題：太陽能照明燈利用太陽能的效率大約是多少？40W的白熾燈與這種9W的電子節(jié)能燈的發(fā)光效果相當(dāng)。請你根據(jù)下表中數(shù)據(jù)計算說明：按目前價格使用這種太陽能照明燈與使用這種白熾燈相比在經(jīng)濟(jì)上是否有優(yōu)勢？（燈每天工作10h, 一年按365天計算）兩定電壓(V)航走功率(W)平均壽命每只售恰白飲燈2204ClOOOhId0 4電子節(jié)能町7g2000 h15宏陽能電池楡20年1000解；太陽能電池板工作一天(按站計算)吸收葡太陽能 Q = XlC6Jy gh = 3.2X1(6J照明燈工作汕小時消耗的電能fT-Ff - ?X 10X3600; - 3 J4X107W3.24 XIOV3 2X 1067 W在相等的時間內(nèi)(2E年)進(jìn)行比較 燈泡工作總時頂；20X365X10 =730DD 使用白熾燈情況 離藝的燈數(shù)2 . nnn, =73 (盍)100 0/?購買白熾燈的轅用：73X 15元=109元白熾燈所消耗的電能I= Fi-0.04X730 00?! - 292恥甲喇須交電費：280iW/X