專訓(xùn)1：太陽能利用的計算-

專訓(xùn)1：太陽能利用的計算習(xí)題課第二十二章

能源與可持續(xù)發(fā)展

光熱轉(zhuǎn)換時，太陽能W太、內(nèi)能Q、轉(zhuǎn)換效率η之間有W太η＝Q；光電轉(zhuǎn)換時，太陽能W太、電能W電、轉(zhuǎn)換效率η之間有W太η＝W電。1訓(xùn)練角度光電轉(zhuǎn)換【中考?咸寧】太陽能清潔無污染，是人類能源的寶庫。某太陽能汽車總質(zhì)量為400kg，頂部安裝了太陽能電池板，如圖所示。太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1.2×103W/m2，汽車上的太陽能電池板的有效面積為5m2，g取10N/kg。則：例1(1)太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。若該太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則轉(zhuǎn)換給汽車電動機的電功率是多少瓦？(2)這輛汽車在某水平路面上勻速行駛時，受到的阻力為車重的0.02倍，則汽車受到的牽引力為多少牛？(3)如果這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，則汽車在該水平面上勻速行駛的速度為多少米每秒？解：(1)太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的電功率P＝ηP0＝40%×1.2×103W/m2×5m2＝2.4×103W；(2)車的重力為G＝mg＝400kg×10N/kg＝4000N，

牽引力F＝f＝0.02G＝0.02×4000N＝80N；(3)速度v＝2訓(xùn)練角度光熱轉(zhuǎn)換【中考?龍東】由于化石能源長期大規(guī)模開采，不久的將來會消耗殆盡，所以開發(fā)新能源、更好地利用已知能源，是全球范圍內(nèi)的重要課題。人們根據(jù)生活需要制成了一種新型太陽能熱水器，晴天可利用太陽能集熱，陰雨天可用電輔助加熱。小榮家新安裝了一臺這種熱水器，銘牌如表。例2額定電壓220V容積100L額定功率2000W頻率50Hz(1)太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時，需要吸收多少熱量？(2)用電加熱時，熱水器正常工作的電流為多少？(結(jié)果保留1位小數(shù))(3)貯滿水的熱水器，陰雨天時，也要使水溫從20℃升高到50℃，其中50%的熱量由電能輔助提供，若不計熱量損失，熱水器正常工作需要加熱多長時間？解：(1)水的體積V＝100L＝100dm3＝0.1m3，水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.1m3＝100kg，水吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(50℃－20℃)＝1.26×107J；(2)熱水器正常工作的電流：I＝(3)由題意知，提供的熱量消耗的電能：W＝Q吸×50%＝1.26×107J×50%＝6.3×106J，

熱水器正常工作需要的加熱時間：t＝3訓(xùn)練角度光熱電綜合【中考?畢節(jié)】如圖是畢節(jié)市新農(nóng)村建設(shè)中一道靚麗的風景—風光互補路燈，“有風無光”風力發(fā)電機發(fā)電，“有光無風”太陽能電池板發(fā)電，二者皆備時同時發(fā)電，并日夜蓄能，某型號的該路燈額定功率為50W，太陽能電池板的面積為1m2，平均輸出功率為100W，問：例3(1)某“幸福村寨”安裝這種“風光互補路燈”100盞，如每天路燈正常工作10h，一月(30天)消耗的電能是多少？這些電能相當于完全燃燒多少千克的煤所放出的熱量？(煤的熱值為3.4×107J/kg)(結(jié)果保留一位小數(shù))(2)若太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/(s?m2)(1s內(nèi)輻射在1m2上的太陽能為800J)，則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為多少？(3)從物理學(xué)的角度說出這種“風光互補路燈”的優(yōu)點有哪些？(答兩點即可)解：(1)安裝100盞這種“風光互補路燈”的總功率：P＝100P1＝100×50W＝5000W＝5kW，正常工作一月(30天)的總時間：

t＝30t1＝30×10h＝300h，安裝100盞這種路燈一月(30天)消耗的電能：W＝Pt＝5kW×300h＝1500kW?h＝5.4×109J，煤完全燃燒所放出的熱量Q放＝W＝5.4×109J，需要完全燃燒的煤的質(zhì)量：m＝(2)太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/(s?m2)(即：1s內(nèi)輻射到1m2上的太陽能W太＝800J)，電池板1s內(nèi)平均輸出電能：W電＝P輸出t＝100W×1s＝100J，則太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率