专训1：太阳能利用的计算-

专训1：太阳能利用的计算习题课第二十二章

能源与可持续发展

光热转换时，太阳能W太、内能Q、转换效率η之间有W太η＝Q；光电转换时，太阳能W太、电能W电、转换效率η之间有W太η＝W电。1训练角度光电转换【中考•咸宁】太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库。某太阳能汽车总质量为400kg，顶部安装了太阳能电池板，如图所示。太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103W/m2，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5m2，g取10N/kg。则：例1(1)太阳能电池板能将太阳能转化为电能。若该太阳能电池板的转换效率为40%，则转换给汽车电动机的电功率是多少瓦？(2)这辆汽车在某水平路面上匀速行驶时，受到的阻力为车重的0.02倍，则汽车受到的牵引力为多少牛？(3)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该水平面上匀速行驶的速度为多少米每秒？解：(1)太阳能电池板能将太阳能转化为电能的电功率P＝ηP0＝40%×1.2×103W/m2×5m2＝2.4×103W；(2)车的重力为G＝mg＝400kg×10N/kg＝4000N，

牵引力F＝f＝0.02G＝0.02×4000N＝80N；(3)速度v＝2训练角度光热转换【中考•龙东】由于化石能源长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。人们根据生活需要制成了一种新型太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热。小荣家新安装了一台这种热水器，铭牌如表。例2额定电压220V容积100L额定功率2000W频率50Hz(1)太阳能热水器贮满水，水温从20℃升高到50℃时，需要吸收多少热量？(2)用电加热时，热水器正常工作的电流为多少？(结果保留1位小数)(3)贮满水的热水器，阴雨天时，也要使水温从20℃升高到50℃，其中50%的热量由电能辅助提供，若不计热量损失，热水器正常工作需要加热多长时间？解：(1)水的体积V＝100L＝100dm3＝0.1m3，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.1m3＝100kg，水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(50℃－20℃)＝1.26×107J；(2)热水器正常工作的电流：I＝(3)由题意知，提供的热量消耗的电能：W＝Q吸×50%＝1.26×107J×50%＝6.3×106J，

热水器正常工作需要的加热时间：t＝3训练角度光热电综合【中考•毕节】如图是毕节市新农村建设中一道靓丽的风景—风光互补路灯，“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆备时同时发电，并日夜蓄能，某型号的该路灯额定功率为50W，太阳能电池板的面积为1m2，平均输出功率为100W，问：例3(1)某“幸福村寨”安装这种“风光互补路灯”100盏，如每天路灯正常工作10h，一月(30天)消耗的电能是多少？这些电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量？(煤的热值为3.4×107J/kg)(结果保留一位小数)(2)若太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/(s•m2)(1s内辐射在1m2上的太阳能为800J)，则太阳能电池板的光电转化效率为多少？(3)从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？(答两点即可)解：(1)安装100盏这种“风光互补路灯”的总功率：P＝100P1＝100×50W＝5000W＝5kW，正常工作一月(30天)的总时间：

t＝30t1＝30×10h＝300h，安装100盏这种路灯一月(30天)消耗的电能：W＝Pt＝5kW×300h＝1500kW•h＝5.4×109J，煤完全燃烧所放出的热量Q放＝W＝5.4×109J，需要完全燃烧的煤的质量：m＝(2)太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/(s•m2)(即：1s内辐射到1m2上的太阳能W太＝800J)，电池板1s内平均输出电能：W电＝P输出t＝100W×1s＝100J，则太阳能电池板的光电转化效率