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有关太阳能利用问题的几个考题 随着科学技术的发展，人们发现，太阳不但用间接方式一直向人类提供赖以生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的又一新能源。 首先，太阳能十分巨大，仅一小时到达地球表面的太阳能，就比目前全世界一年能源生产的总量还多。其次，太阳能供应时间长，据科学家推算，太阳像现在这样不停地进行核聚变，连续辐射能量，可维持60亿年以上，对人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽用之不竭的永久性能源。第三，太阳能分布广阔，获取方便，处处可以利用，既无需挖掘开采，也无需运输。最后，太阳能安全、清洁，开发利用太阳能不会给环境带来污染。所有这些，都促使人们对直接利用太阳能日益感兴趣。 到目前为止，人类直接利用太阳能的途径有两种：一是把太阳能转化成内能，以供应用；二是通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能。在近年的中考中，太阳能的直接利用问题，成为一个重要的考点，为此，摘取一组考题，供大家析赏。 一、把太阳能转化成内能，以供应用的考题 例1 [2004年辽宁]下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃的水将保温桶充满。假设热水器接受到的太阳能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求： ⑴当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？ ⑵若晚间无太阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下，需要加热多长时间？ ⑶请简要说出一条太阳能热水器的优点。 　　 例2 [2004年黑龙江]下面是小明在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料： 太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费，还可以再生，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长。当太阳光照射地面时，1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1．0×103J，太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中…… 恰好，小明同学家最近买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，他又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告： ⑴小明家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间？ ⑵对比效率为80%的电热水器，小明家每天可节约多少电能？ 二、通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能以供应用的考题 例3 [2004年河南]太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接受到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。太阳能实验车上的太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积S＝8m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0＝1kw，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U＝120V，并对车上的电动机提供I＝10A的电流，试问： ⑴太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？ ⑵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75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？ 例4 [2004年甘肃]请先阅读以下短文和材料： 未来是电动汽车的时代 中国工程院院士 陈清泉 我一直认为，电动车一定会代替汽油车，有两个理由：一是能源问题，二是污染问题。最多再过60年，我们现在所用的石油资源将枯竭，到那时候汽油车怎么办？还有就是众所周知的传统汽油车对大气造成的污染相当严重，尾气排放造成的空气污染目前已经占到整个污染的一半以上。电动车应该可以解决这个问题，因为电动汽车基本上不以汽油为直接燃料，能源利用率高，环境污染低…… ──摘自2004年4月30日《光明日报》“院士论坛” 资料：目前研究开发中的电动车有两类具有实际应用前景，一是太阳能电动车，二是立足于氢能基础上的燃料电池汽车。前者将太阳能转化为电能，能源来源无限且无污染，后者以氢为燃料，通过化学反应产生电流并排出水，能实现可循环利用和零排放。 如图是一辆设计中的太阳能汽车动力部分的电路简图，设阳光辐射到车上的太阳能电池的光能接受板上的功率为1．0×104W，行驶时，可通过改变滑动变阻器的电阻来调节电动机转速从而改变汽车的行驶速度，当滑动变阻器滑片在最左端时，汽车的行驶速度最大，此时电压表的示数为180V，电流表的示数为15A。 ⑴汽车以最大速度行驶时电动机消耗的电功率是多大？ ⑵当滑片向右滑至某一位置时，汽车的行驶速度小于最大速度，此时电压表的示数为150V，电流表的示数为10A，则此时滑动变阻器接入电路的电阻大小是多少？电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比是多大？ 例5 [2004年海淀]有一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1只“12V 9W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接受太阳能的有效面积为0．3m2，平均1h内得到的太阳辐射能约为0．4×106J，太阳光照一天（不考虑天气的影响、以8h计算），恰好可供电子节能灯工作10