太阳能相关计算知识点题库

太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表示小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息．

太阳照射时间t/h	装水量m/kg	吸热板面积S/m²	水升高的温度△t/℃	太阳辐射功率P/J•（m²•h）^-1
10	100	2.5	50	1.68×10⁶

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m²面积上的太阳能，求：[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

（1）水在10h内吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的能量转换效率．

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：

保温桶容积（L）		150
采光面积（m²）		2.5
水温（℃）	夏天	45～90
	冬天	40～60
电热管		220V 2000W

（1）当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？
（2）若晚间无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热多长时间？
（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点。

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400kg，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1.2×10³W/m² ，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5m² ．

（1）太阳能是能源（填“可再生”或“不可再生”），太阳的巨大能量来自于太阳内部的反应．
（2）太阳能电池板能将太阳能转化为电能，若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？
（3）这辆汽车在某水平面上匀速行驶时，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顿？
（4）如果这辆汽车的电动机经电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该平面上匀速形的速度为多少米每秒？

（1）太阳能电池板能将太阳能转化为电能，若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顿？
（3）如果这辆汽车的电动机经电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该平面上匀速形的速度为多少米每秒？

为创建“环保节能模范城市”，新建的小区将普遍安装太阳能路灯．如图所示是某型号太阳能路灯：其顶层部是太阳能电池板，下方是“220V 10W”的电子节能灯．夏天，太阳光照射一天（日照时间为10h）可使节能灯正常工作40h；夏天，太阳光照射一天该路灯将太阳能转化成的电能是 J，相当于完全燃烧 kg的焦炭（焦炭的热值为3.0×10⁷J/kg）

如图是一款风光互补路灯的照片，它头顶的风力发电机能将风能转化为电能；其肩上的太阳能电池板能将能转化为电能．在一定时间内，太阳光照射在该太阳能电池板上的能量为1.68×10⁶J，若这些能量全部被水吸收，在1个标准大气压下，能将 kg的水从20℃加热到沸腾．[C_水=4.2×10³/（kg•℃）]．

小明学习了物理知识后，用旧铁桶制作了一个简易的太阳能热水器．

（1）太阳能属于（填“一次”或“二次”）能源，它是太阳内部的氢原子核发生（填“裂变”或“聚变”）产生的．
（2）为了吸收更多的太阳能，铁桶应刷成颜色．使用过程中，小明发现铁桶升温比水快，这是因为铁的比热容比水的比热容，若铁桶中水的质量是100kg，经过一段时间水温升高了40℃，水吸收的热量是 J．

太阳光垂直照射到地面，在每平方米的面积上，平均每分钟能得到8.4×10⁴焦耳的热量，如果我们能利用太阳光热的10%，那么在面积为50米²的屋顶上可以利用的太阳热的功率为千瓦．

如图所示是太阳能路灯，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明，蓄电池充电时将电能转化为能．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.0×10⁴J，这些能量经转化后，可供功率为40W的路灯工作100s，此过程路灯消耗的电能为 J，该太阳能电池板的能量转化效率是 %．

如图所示是太阳能路灯，若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.1×10⁷J，这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作50h，则该路灯消耗的电能为 J，该太阳能路灯的转化效率为

如图是太阳能LED照明路灯，可将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．LED是一种发光二极管，通过电流时发光，可以把电能直接转化成能．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池扳的能量为1.8×10⁷J，这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当（煤的热值为3×10⁷J/kg）；这些能量经转化后，可供额定功率为30W的LED照明路灯正常工作50h，则该太阳能路灯的能量转化效率是 %．

西安唐延路安装了很多LED太阳能路灯，它是由太阳能电池板、LED灯头、蓄电池和灯杆等几部分构成．太阳能电池板白天在工作时将能转化为了能，自动给24V蓄电池充电，晚上由LED（发光二极管）灯照明．右边是亮度相当的两种灯的相关数据．要使该路灯总发光效果相当于600W白炽灯，它应由只LED灯联而成．原来使用600W白炽灯，现在改用LED灯，若每晚供电10小时，一个月（30天），能省 kW•h的电能．

	一只LED灯	一只白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额度电压	24V	220V
响应时间
额定功率	12W	100W

小张家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器．平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热．热水器名牌如下．

××牌热水器
型号HM﹣20	集热管数28支	额定频率50Hz
水箱容积200L	集热管管长180cm	额定电压220V
防水等级A	系统承压3.0MPa	额定功率4400W

（1）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？
（2）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？
（3）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到30℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为内能）

为了体现绿色奥运的理念，2008年奥运会前，奥运场馆外的照明灯全部换成了如图所示的太阳能节能灯，上表提供了太阳能电池板及照明灯的有关参数．

光电转换效率η	有效受光面积S	节能灯额定电压U
40%	0.5m²	24V

（1）若每天有效受光时间为6h，每平方的面积上太阳辐射的功率为10³w，求这种太阳能电池板每天获得的电能．
（2）若每天获得的电能可使一只太阳能照明灯连续正常工作40h，求这种照明灯的额定功率．
（3）经检测发现这种节能灯的发光效果与更换前的200w 的白炽灯相当．为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，北京地区使用了“分时电（能）表”．下表是采用分时计费前、后电费价目表：

原电表计费方法
分时电表计费方法
时间范围
全天
高峰期
低谷期
6：00～22：00
22：00～次日6：00
单价（元/度）
0.48
0.50
0.30
则更换之前，每盏200w灯每年使用分时电表后，比原来节省多少元电费？（每盏灯每天工作时间从下午5：00﹣﹣凌晨3：00 一年按365天计算）

某太阳能电动车总质量为400kg，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1.2×10³W/m² ，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5m² ．

（1）太阳能电池板将太阳能转化为电能，若太阳能电池板的转化效率为40%，则转换给汽车电动机的电功率是多少瓦？
（2）这辆太阳能电动车在某水平面上以24m/s的速度匀速行驶，该车受到的阻力为车重的0.02倍，则这辆车的电能最终转化为机械能的效率是多少？
（3）太阳能电动车与普通汽车相比有哪些优点？（请具体说出两条即可）．

如图是一种绿色家居设计图。风帽、光电池、太阳能热水器、复合保温墙体、屋顶绿化等都是它的配置。

（1）风帽能利用各种方向的风推动，将室内的空气排出。下表是某型号屋顶风帽有关数据：
风速（千米/时）
8
10
12
室内外温差（摄氏度）
5
10
15
5
10
15
5
10
15
每小时排气量（米³）
1080
1189
1263
1242
1354
1438
1617
1728
1801
由表可知，在室内外温差相同的情况下，风速，风帽排气效果越好。
（2）该绿色家居采用的环保能源主要有风能和能。
（3）安装在房顶上的光电池，平均每天发电5.5千瓦时，使用时输出电压为220伏。冬季室内采用电热地板取暖，电热地板的规格是“220V 88Ω”。那么5.5千瓦时电能可供该电热地板正常工作多少小时？

在杭州，已知与太阳垂直的表面积上接收到太阳能的辐射功率均为k=1.2×10³瓦/米² ．一个太阳能热水器，控制其接受太阳光垂直照射的面积始终为2米² ，设太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经过t时间后上升到30℃．（c_水=4.2×10³J/（kg•℃）请计算：

（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量时多少焦耳？
（2）使水由20℃升温到30℃所用时间t是多少秒？

图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1g薄膜太阳能电池1h可提供6×10^-3kW•h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户，下列说法正确的是（）

A . 太阳能不是清洁能源 B . 太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失 C . 薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能 D . 1g薄膜太阳能电池1h可提供2.16×10⁴J的电能

已知球体的体积公式V=4πR³/3

球表面积公式S=4πR²

圆面积S=πR²

圆周长C=2πR，若太阳与地距离为R，地球半径为r

请用R，r来表示地球获得的太阳能占太阳辐射总能量的百分率。

某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米² ，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经8750s时间后上升到45℃【C_水=4.2×10³)/(kg·℃)】。请计算：

（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？
（2）垂直于太阳光的1米²表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？

	原电表计费方法	分时电表计费方法
时间范围	全天	高峰期	低谷期
时间范围	全天	6：00～22：00	22：00～次日6：00
单价（元/度）	0.48	0.50	0.30

风速（千米/时）	8			10			12
室内外温差（摄氏度）	5	10	15	5	10	15	5	10	15
每小时排气量（米³）	1080	1189	1263	1242	1354	1438	1617	1728	1801

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