太阳能的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，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息

其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m²面积上的太阳能．
求：

（1）水在10h内吸收的热量是多少焦耳？
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少平米的天然气；（天然气的热值为8.4×10⁷J／m³ ，天然气完全燃烧放出的热量的20%给水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率？

科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源、减少了对环境的污染．某可移动式太阳能水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为9.0×10³W，能为该房供应热水和在水上移动等提供能量．

(1)太阳能电池板将太阳能转化为能．
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面上以恒定功率沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮房受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动．则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为 N，太阳能转化为机械能的效率为．

有一款太阳能热水器如图，铭牌上的部分参数如表所示．将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水．

型号	JL﹣88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

（1）连云港地区（晴天）平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×10⁶J．若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m² ，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气（热值q=4.2×10⁷J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？

为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活中．现有一种太阳能、电能两用热水器，晴天时，它用太阳能加热，能将接收的部分太阳能转换为水的内能，如果遇到雨天，可以用电加热．[ρ_水=1.0×10³kg∕m³ ， C_水=4.2×10³J/（kg．℃）]

型号	EWH﹣80B
额定功率	1500W
额定电压	220V
容量	125L（0.125m³）
外型尺寸	842mm×463mm×415mm

（1）当容量为100L的太阳能热水器注满水时，水温从20℃上升到70℃，水吸收的热量是多少？

（2）如果这些热量由完全燃烧焦炭放出，需要燃烧多少kg的焦炭？

（3）若在水温从20℃上升到70℃这段时间内，获得的太阳能是5.25×10⁷J，则该太阳能的效率是多少？

如图是某太阳能热水器，向其中注入50L的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．（水的比热容是4.2×10⁷J/（kg．℃）．试求：

（1）这段时间该热水器吸收的热量是多少？

（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？

（3）若用煤燃烧来提供2.8×10⁷J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值为3.5×10⁷J/kg）

安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用．一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，阳光照射一段时间后，水温升高到80℃[c_水=4.2×10³J/（kg・℃）]

（1）水吸收的太阳能是多少？

（2）这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？[q_干木柴=1.2×10⁷J/kg]

（3）请列举使用太阳能的优点．

小星家的太阳能热水器，水箱容积是250L．小星进行了一次观察活动：某天早上他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：

（1）水箱中水的质量 kg；
（2）水吸收的热量多少J；
（3）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，求至少需要燃烧多少kg煤气．（煤气的热值为q=4.2×10⁷J/kg）

如图所示是利用太阳能电源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．

（1）太阳能属于（选填“可”或“不可”）再生能源．
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是．

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接受4.2×10⁶J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温升高到40℃．【水的比热容C=4.2×10³J/（kg•℃）】

求：

（1）热水器中的水吸收的热量Q
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E
（3）热水器的效率η

图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6×10⁵W，若接收的太阳能只用来驱动船前进．在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示．（g取10N/kg）

求：

（1）满载时太阳能船受到的浮力；
（2）第50s到第100s内牵引力做的功；
（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率．

小宇家的太阳能热水器在某日照时段，能将10℃、200kg水加热到40℃，求：

（1）在此过程中，水吸收了多少热量；
（2）若此期间太阳辐射到热水器的热量为8.4×10⁷J，则该热水器的效率．

某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃）．试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则该热水器的效率是多少？

读下面材料，回答有关问题：如图是太阳能热水器的装置图．它主要是由太阳能吸热板和补水箱等组成，它利用水的对流与循环把水加热．补水箱内装40kg水．如果每分钟吸热板吸收太阳辐射的能量为8.4×10⁴J．其中50%被水吸收[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．求：

（1）太阳能热水器工作时把太阳能转化为水的能．
（2）将补水箱内初温为20℃的水加热到70℃，求这些水需要吸收多少热量？
（3）将补水箱内初温为20℃的水加热到70℃，则太阳辐射能量时间是分钟．

太阳能热水器工作时，把太阳能转化为水的能；有一太阳能热水器，水箱的容积为160L，装满水后，若水温由20℃升高到70℃，水箱里的水温度升高了℃，吸收的热量是 J。[C_水＝4.2×10³J/（kg·℃）]

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，而将光能直接转化为电能的一种技术，其发电系统主要有太阳能电池板，控制器和逆变器三大部分组成，其简化电路如图所示，当太阳光照射太阳能电池板发电时，控制信号将 $\text{[math]}$ 闭合， $\text{[math]}$ 断开，蓄电池充电，当控制信号将 $\text{[math]}$ 闭合后，向外供电。光伏发电广泛应用于小型电源，中型供电系统和大型发电站。

（1）李湾村新建的文化广场上，有很多以光伏发电为电源的路灯，若某路灯电源的输出电压为20V，电流为 $\text{[math]}$ ，则输出功率是多大？输出电路中的电阻是多少？
（2）该村还建成了一座扶贫光伏发电站，总功率为 $\text{[math]}$ ，其一天的发电量是多少千瓦时？ $\text{[math]}$ 一天的有效光照时间按8小时计算 $\text{[math]}$
（3）光伏发电站发的电用于灌溉农田，可将低处河水抽到高处灌溉渠中，若高低落差为10m，抽水机的效率为 $\text{[math]}$ ，则每度电可抽取河水多少立方米？ $\text{[math]}$ g取 $\text{[math]}$
（4）根据你所学的知识，请写出一条光伏发电的优点： $\text{[math]}$ 科学合理即可 $\text{[math]}$ 。

有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如下表所示，将它安装在阳光充足的平台上，并装满水。

型号	JL﹣88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

（1）连云港地区晴天平均每平方米的面积上每小时接收太阳能约为2.8×10⁶J，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m² ，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能约为多少？若这些太阳能有60%被水吸收，则可使水温升高多少？[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）若该热水器一天中接收的太阳能由燃烧煤气来获得，则需要安全燃烧多少千克煤气（热值q_煤气＝4.2×10⁷J/kg）
（3）请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发、利用太阳能的两个主要理由；②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭.小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：

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（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是冲程，这个冲程中燃料通过燃烧将能转化为燃气的能.为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的较大.
（2）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染.某太阳能汽车如图乙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板.若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m² ，它正对太阳时太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×10³J/(m²·s)，电池的输出功率为2.1kW，则将太阳能转化为电能的效率为（小数点后保留一位），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%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N，则汽车的行驶速度为m/s.
（3）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离.太阳能汽车在制动过程中动能在不断的（选填“增大”“减少”或“不变”）.通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：

请在图中描点作出s-v²图象；

当轿车速度为8m/s时对应的制动距离是m.

某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。

（1）太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
（2）小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关S控制电路中所有用电器，开关S₁控制热水壶的加热电阻R₁（“220V 484W”），开关S₂控制电暖气的加热电阻R₂（“220V 2420W”）。闭合所有开关，R₁､R₂同时工作，R₁每分钟放出2.4×10⁴J的热量，求R₂的实际功率；（R₁和R₂的阻值不随温度变化）
（3）已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m²面积上每1秒接收的太阳能为500J，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m²的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%。求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。

随着生产和技术的发展，人们已经开始将太阳能转化为其它形式的能加以利用。目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用吸光性好的材料制成太阳能集热器，实现给水或其它介质加热；另一种是利用半导体材料制成太阳能电池，这种电池目前已用于人造地球卫星、太阳能汽车等。太阳能作为一种新能源，具有来源丰富、不需运输、不会对环境造成污染等优点。但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，又给大规模利用太阳能带来新的技术课题。如图是试验中的无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源。

（1）太阳能电池工作时，是将太阳能转化为；
（2）技术人员可以通过远程操控汽车（选填“超声波”、“次声波”或“电磁波”）；
（3）太阳能属于能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
（4）太阳能汽车的外形做成流线型，上表面弯曲，下表面比较平。汽车高速行驶时对地面的压力汽车静止时对地面的压力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（5）请你说出太阳能的一条优点：。

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。热水器每小时平均接收4.2×10⁶J的太阳能，在5h的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。[水的比热容c_水＝4.2×10³J/(kg•℃)]求：

（1）热水器中的水吸收的热量Q；
（2）热水器5h内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用热效率为30%的煤炉来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤？（煤的热值q＝4.2×10⁷J/kg，保留两位小数）

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