专训1：太阳能利用的计算-(2).doc

专训1：太阳能利用的计算
名师点金：
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。
光电转换
1．【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400 kg，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1.2×103 W/m2，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5 m2，g取10 N/kg。则：
(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？
(第1题图)

光热转换
2．夏季用简易太阳晒水箱代替燃料烧水，用来淋浴，不仅能节省能源，而且很方便。如图所示，玻璃透过太阳光的面积为0.84 m2，已知地球表面上太阳光垂直照射平面时，在每平方米面积上、每分钟内辐射的能量为7.0×104 J，即太阳辐射功率为7.0×104 J/(min·m2)。若太阳光垂直于玻璃盖入射，且水箱吸收太阳能的效率为50%，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，则：
(1)每小时晒水箱可吸收多少热量？
(2)这些热量可让100 kg水温度升高多少摄氏度？
(第2题图)

光热电综合
3．【中考·黑龙江】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。

额定电压220V
容积100L
额定功率2 000W
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？

答案
专训1
1．解：(1)太阳能电池板将太阳能转化为电能的电功率P＝ηP0＝40%×1.2×103 W/m2×5 m2＝2.4×103 W；
(2)汽车的重力为G＝mg＝400 kg×10 N/kg＝4 000 N，
牵引力F＝f＝0.02G＝0.02×4 000 N＝80 N；
(3)速度v＝＝＝＝24 m/s。
2．解：(1)水箱每小时接收太阳能
Q总＝7.0×104 J/(min·m2)×0.84 m2×60 min＝3.528×106 J，
水箱每小时吸收的热量Q吸＝Q总η＝3.528×106 J×50%＝1.764×106 J。
(2)水升高的温度Δt＝Q吸/(c水m)＝1.764×106 J/[4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg]＝4.2 ℃。
3．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＝＝≈9.1A；
(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 150s。

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