太阳能相关计算 知识点题库

阅读以下材料，回答问题．

人类生存最重要的能源--太阳能能源是人类生存与发展的基础之一.20世纪以来，全球的人口增长和经济发展，大大增加了对能源的需求．在各种能源中，化石燃料中的石油、天然气是当今世界的主要一次能源．据世界能源委员会统计，已探明的石油、天然气可采储量，按1992年各国的产量计算，分别只能开采44年和60年；虽然可采储量还可能会有新的发现，但社会需求也在增长，特别是考虑到第三世界国家的经济发展，油气燃料可供开采的时间不会很长．在化石燃料中，尽管煤的蕴藏量最丰富，但燃煤造成的严重污染使其不大可能成为世界范围的主要能源．虽然核聚变反应可提供清洁的能源，在海洋中蕴藏着的42万亿吨核聚变的主要物质氘，但核聚变堆研究的难度很大，估计要到本世纪后期核聚变电站才有可能实现商品化．因此，在展望21世纪能源问题的前景时，可能不得不面对油气资源面临枯竭、核聚变发电又未能商品化的一段时间．为保证这一时期内人类有充足的清洁能源供应，利用太阳能来发电是一种必然的选择．太阳能是最重要的可再生能源，地球上的各种能源无不与之密切相关．事实上，太阳在地球的演化、生物的繁衍和人类的发展中，起了无比重大的作用，也为人类提供了取之不尽的能源．太阳内部不断进行的高温核聚变反应释放着功率为3.8×1026兆瓦的巨大辐射能量，其中只有二十亿分之一到达地球大气高层；经过大气层时，约30%被反射，23%被吸收，仅有不到一半的能量功率8×1016兆瓦到达地球表面．尽管如此，只要能够利用其万分之几，便可满足今日人类的全部需要．

 若一个太阳能热水器内装有100kg温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到80℃，则热水器内的水吸收了 J的太阳能，这是通过 方式改变了水的内能

如图是一太阳能路灯，路灯用新型环保（无汞）LED节能灯，又称冷光灯，将电能直接转化为光能．下表是路灯的系统说明：则下列说法正确的是（   ）

太阳能路灯说明（RE﹣TZ13） 1、电池系统电压：12V            4、环境温度：﹣20℃～+70℃ 2、电池的工作功率：40W          5、连续阴雨3～5天 3、太阳能光电板的转换效率：16%  6、照明时间：12小时

有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×10³W时，电池产生的电压是120V，该电压对车上电动机提供的电流是10A．

太阳能电池是人类利用太阳能的智慧结晶，某研究所为了研究需要而设计制造了一块电池板，相关数据如下表：

电池板接收面积（m3）	输出电压峰值（V）	输出电流峰值（A）
S	U	I

通过查阅相关资料知：太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P₁（W/m²）．则设太阳辐射的总功率为P₀（W），若不计太阳光通过太空及大气层的能量损失，已知半径为r的球面面积为4πr² ， 则太阳到地球的距离r=．

连云港市第一座光伏电站采用晶体硅光伏发电系统，利用太阳能发电，功率为3.2×10⁶W．太阳能是清洁（选填“可再生”或“不可再生”）能源．假设一年平均有效发电时间为1200h，则年发电量可达 kW•h．

如图所示是娄底珠山公园的太阳能路灯，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．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×10⁷ J，这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是 %．

如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m² ， 天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能，电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A．

如图为世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”．该飞机的表面使用一种碳纤维材料，其承载能力要比一般材料更好，但质量仅与一辆小型汽车相差无几．飞机上设有的通话、网络等设备，可随时保证飞机与地面的联系．白天，飞机飞行高度达到海拔8500米，依靠两翼上安装的太阳能电池板为直流电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行．晚上，依靠储存在锂电池里的电能继续飞行，并逐渐下降到1500米的高度，以减少能耗．飞机的有关技术参数如表：

飞机净/总质量	2300/3600kg	发动机最大功率	54kw
锂电池能量密度	0.25kW•h/kg	发动机转换效率	90%
锂电池的总质量	630kg	太阳能电池效率	23%

（电热学问题）目前，一种可移动的太阳能红绿灯开始在不少城市的十字路口“站岗”．这种红绿灯具有节能和灵活的特点，可大大减轻交警的工作压力．这种太阳能红绿灯的主要技术参数见下表．白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电．在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作，如图所示．

光电转换效率η	有效受光面积S	工作电压U	每个信号灯规格U、P	使用条件T
30%	8m2	24V	24V、30W	﹣30℃～70℃

为牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，美丽乡村建设中大量使用了直接利用太阳能的热水器、太阳能路灯等节能环保设备。根据你所学知识完成下列问题。

地球上的能量，从源头上说来自太阳传到地球表面的辐射。假定不计大气对太阳辐射的吸收，太阳到达地球表面的辐射一部分被地球表面反射到太空，另一部分被地球吸收。被吸收的部分最终转换成为地球热辐射（红外波段的电磁波）。热辐射在向外传播过程中，其中一部分会被温室气体反射回地面，地球以此方式保持了总能量平衡，能量关系如图所示。

作为一个简单的理想模型，假定地球表面的温度处处相同，且太阳和地球的辐射都遵从斯忒蕃一玻尔兹曼定律：单位面积的辐射功率J与表面的热力学温度T的四次方成正比，即　J=σT⁴ ， 其中σ是一个常量。已知太阳表面温度Ts=5.78×10³K，太阳半径Rs=6.69×10⁵km，地球到太阳中心的平均距离r．假设地球表面对太阳辐射的平均反射率α；温室气体在大气层中集中形成一个均匀的薄层，并设它对热辐射能量的反射率为β。
问：当考虑了温室气体对热辐射的反射作用后，平衡时，地球表面的温度是多少？

（提示：球的表面积公式S=4πR² ， R为球的半径）

太阳能属于（选填“一次”或“二次”）能源，利用太阳能的方式主要有两种，一种是用集热器加热，如某台太阳能集热器在天气晴好时，一天可以吸收5.2×10⁷J的热量，这相当于完全燃烧m³的煤气释放的热量；另一种是用太阳能电池将太阳能转化为。（煤气的热值为4.0×10⁷J/m³）

“共享单车”普及后．王老师由原来开汽车上班改成骑“共享单车”上班，如图所示的“共享单车”，它具有GPS定位功能，方便人们用手机寻找到附近“共享单车”的具体位置，它的前货仓底板是一个太阳能电池板，为GPS功能供电。

如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的有效面积为8m² ， 天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。