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1、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,也無需運(yùn)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
2、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 12019 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: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
3、? 請簡要說出一條太陽能熱水器的優(yōu)點。例 22019 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, 它無污染、 免費(fèi),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. 0X 103J,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: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
4、率為 80%的電熱水器,小明家每天可節(jié)約多少電 能?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 32019 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P0= 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 = 10A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
5、%,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?例 42019 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2019年4月30日光明日報“院士論壇” 資料:目前研究開發(fā)
6、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,后者以氫為燃料,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。 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. OX 104W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 18OV, 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?例 52O19 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. 3m2平均1h內(nèi)得到的太陽輻射能約為0. 4X 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
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