与太阳能有关的中考题解析

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1、与太阳能有关的中考题解析山东 李培英研究开发新能源和生态环保是本世纪非常关注的两大热点，而太阳能是取之不竭，用之不尽的洁净能源，所以太阳能产业发展十分迅速，这样与太阳能有关的中考题也应运而至。下面举例欣赏。例１、（04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。现有一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为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

2、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大？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？解析：⑴、太阳能电池的面板接收到太阳能的功率为：P太＝P０S＝１×１０３ｗ／ｍ２×８ｍ２＝８×１０３ｗ转化为太阳能汽车的电工率为：P电＝UI＝１２０V＝１０A＝１.2×１０３ｗ太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为：η１＝P电／P太＝１.

3、2×１０３ｗ／８×１０３ｗ＝１５％⑵、设汽车的转化效率为η２，则汽车的功率为：P机＝η２P电＝７５％×１.2×１０３ｗ＝９００ｗ当汽车匀速行驶时有：P机＝ｗ／ｔ＝Ｆｓ／ｔ＝Ｆｖ故ｖ＝P机／F＝９００ｗ／１５０N＝６ｍ／ｓ例２、（０４北京市海淀区）如图是一种太阳能照明灯，太阳能电池板供一只“１２V、９W”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收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（不考虑天气影响，以８ｈ计算），恰好可供电子节能灯工作１０ｈ，请解答下列问

4、题：⑴、太阳能照明灯利用太阳能的效率是多少？⑵、４０W的白炽灯与这种９W的电子节能灯的发光效果相当。请根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势？（灯每天工作１０ｈ，一年按３６５天计算） 额定电压（V）额定功率（W）平均寿命每只售价（元）每度电费（元）白炽灯２２０４０１０００ｈ１.５０.４电子节能灯１２９２０００ｈ１５ 太阳能电池板 　２０年１０００ 解析：⑴、太阳能电池板工作一天（以８ｈ计算）吸收的太阳能：Q＝0.4×１０6J／h×８ｈ=3.2×１

5、０6J照明灯工作10小时消耗的电能：W＝Pt=９W×10×3600s＝3.24×１０5Jη＝W/Q＝3.24×１０5J／3.2×１０6J＝10.1%⑵在相同的时间内（２０年）进行比较灯泡工作的总时间：20×365×10h＝73000h使用白炽灯的情况：需要的灯数73000h／1000h＝73（盏）购买白炽灯的费用73×1.5元＝109.5元白炽灯所消耗的电能：W=Pt=0.04KW×73000h=2920KW.h须交电费2920KW.h×０.４元／KW.h＝1168元共计费用：109.5元＋1168

6、元＝1227.5元使用太阳能照明灯的情况:需要的灯数73000h／2000h＝37（盏）购买节能灯的费用37×15元＝555元共计费用：555元＋1000元＝1555元1555元＞1168元因此，按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上没有优势。例3、（04辽宁省）下标是某电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃水将保温桶，假设热水器接收到的太阳能有50％被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求：ｃ水＝４.２×１０３J／(ｋｇ℃)保温桶容积（L）采光面积（ｍ２）1502.5水

7、温（℃）夏天45-60冬天40-60电热管220V、2000W⑴、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，达到同样的要求，在电热管不及热量损失的情况下需要加热多长时间？⑶、要说出一条太阳能热水器的优点。解析:⑴、保温桶充满水时，由ρ＝ｍ／Ｖ可得ｍ＝ρ水Ｖ＝１.０×１０３ｋｇ／ｍ３）×１５０×１０－３ｍ３＝１５０ｋｇ夏天最好日光充分照射下ｔ＝９０℃∵Ｑ吸＝ｃ水ｍ（ｔ－ｔ０）＝４.２×１０３J／(ｋｇ℃)×１５０×(9０℃-20℃)=4.41×１０7J∵太阳能有50％被水

8、吸收∴Ｑ1＝Ｑ吸／η＝4.41×１０7J／50％＝8.82×１０7J⑵、Ｑ吸＝W＝Ptt=Ｑ吸/P=4.41×１０7J/2000W=2.205×１０7s=6.125h⑶、节能、环保、无污染。某科研所最新研制出了一辆太阳能汽车，车上电池的太阳能接收板的面积是8㎡，它正对太阳时电池能产生120伏的电压，并对车上的电动机提供10安的电流，电动机的直流电阻是4欧，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103瓦/㎡。（1）该车的太阳能电池的效率为多大？电动机把电能转化