太阳能效率

∙ （2010萧山）.（8分）为创建全国“环保节能模范城市”，新建的小区将普遍安装太阳能路灯。如图甲所示是某型号太阳能路灯，图乙是它的结构示意图，图丙是该太阳能路灯的技术参数。

XX太阳能路灯

太阳能电池：输出功率40W

铅酸蓄电池：12V

电灯：“12V 10W”高效节能灯1盏

照明时间：10h / 天，最多连续阴天4晚上

备注：配有太阳能路灯专用控制器（过充及过放保护，光控、声控均可）

∙

∙ 甲乙丙

∙ (1)太阳能路灯专用控制器实质上是一个由光、声音和时间控制的单刀多掷开关如图乙中的S。晚上要让电灯发光，控制器将控制开关S与触点接触；铅酸蓄电池在充电过度或放电过度的情况下均会缩短使用寿命，为了避免铅酸蓄电池过充或过放，控制开关S与触点接触即可。

∙ (2)铅酸蓄电池最多能储存多少千瓦时的电能?

∙ (3)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为1000J/( s·m2)（每一秒钟辐射在每1平方米上的光能为1000J），太阳能电池光电转换率为8％，则太阳能电池板的面积为多大？

9．如图4所示，是一种利用新能源的路灯，它“头顶”小风扇，

“肩扛”太阳能电池板。这种设计最合理的应用是（）

A．小风扇是一个美化城市的时尚装饰

B．小风扇是用来给太阳能电池散热的

C．太阳能电池同时向小风扇和路灯供电

D．小风扇是小型风力发电机，它和太阳能电池共同向路灯供电

32．如图是一种太阳能LED路灯的电路图，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电；晚上与触点b接触，给电路供电，平均每晚路灯工作10h。太阳光照射5h能使规格是“24V 30W”的路灯正常工作3个晚上。求：

（1）路灯正常工作时的电阻；

（2）路灯正常工作时每晚消耗的电能；

（3）若太阳能电池的光电转换效率为18﹪，求电池板吸收太阳能的功率。

太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机驱动的一种

新型机动车。有一种太阳能实验车(如图15所示为研制过程的样品),它上面的太阳能接收板的有效面积S=8m，天气晴朗且接收板正对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳辐射的功率为P0=1kw，太阳能电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=10A。

求:(1)电动机正常工作时的电功率是多大?太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?

(1) 若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75％，且该车装满贫物沿水平路面匀速行驶时所获得牵引力是150N，所受阻力是车与货物总重的0.1倍,则该车匀速行驶时的速度是多大?所装货物质量是多少?(已知车自重900N,g取10N／kg)

通过以上介绍及有关计算，你对该车的技术参数及性能有了大致了解，你认为该车能否批量生产投放市场?请简述理由．22．（1）P牵＝UI＝120V×10A＝1200W （1分）

（2分）

（2）∵

∴ （2分）

又∵

∴G货＝10F货－G车＝1500N－900N＝600N

∴ （2分）

（3）答：不适合大批量生产投放市场。理由：载重量太小，容易受气候影响。（2分）

5、有关热量的综合计算

例5. （2008，泰州）有一款太阳能热水器；铭牌上的部分参数如表1所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并装满水。

表1

型号	JL—88
水容量/L	80
自身质量/kg	40

（1）若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m2，求它对台面的压力和压强。（取g＝10N/kg）

（2）泰州地区（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。若该热水器接受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？

（3）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？

（4）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点主要理由；

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）。

解析：太阳能具有取之不尽，用之不竭，清洁无污染等诸多优点，深受人们的青睐。在能

源问题日益突出的今天，如何有效地利用太阳能自然成了中考关注的热点。

（1）读表1可知，这款太阳能热水器自身质量为40kg，水容量为80L＝0.08m3，装满水时水的质量为：

m＝ρV＝103kg/m3×0.08m3＝80kg

热水器的总质量为：

40kg＋80kg＝120kg

总重力为G＝＝120kg×10N/kg＝1200N

太阳能热水器装满水后对台面的压力为：

F＝G＝1200N

压强为。

（2）由泰州地区平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J，可计算出有效面积为1.5m2的太阳能热水器一天（8h）吸收的太阳能为：

E＝2.8×106J/（m2·h）×1.5m2×8h

＝3.36×107J

Q吸＝60%E＝60%×3.36×107J＝2.016×107J

（3）需燃烧煤气的质量为：

（4）大力开发和利用太阳能，一方面可以减少化石类能源的使用，另一方面可以减小环境污染。当前利用太阳能所面临的主要困难，一是受天气的影响，二是能量转换效率低。

29．2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题。

如图21所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P=1400W。如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，那么：

　（1）一箱水需要吸收的热量是多少？

　（2）热水器上集热器的面积至少要多大？

　［水的比热容是：4.2×103J/(kg·℃)］

38．有一种太阳能路灯（电路如图），光控开关S1白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上，与触点b接触，给路灯供电。时控开关S2晚上12点前与触点c接触，主灯发光，12点后与触点d接触，副灯发光。主灯为“24V 15W”的节能灯，副灯为“24V　10W”的节能灯，平均每天各工作6小时。

（1）路灯正常工作一天消耗的电能是多少干瓦时？

（2）已知太阳能电池板的面积为0.5m2，每平方米平均收集功率为1.5KW，若太阳光照射10小时能使路灯正常工作5天，求太阳能电池板光电转化效率。

（3）请举出这种太阳能路灯的两个优点。

赢在燕赵30．（10分）6月5日是世界环境日，今年我国的主题是 “低碳减排，绿色生活”．人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．

（1）图甲为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是（）

A．显著增长　　B．平稳增长 C．稳中有降　 D．显著减少

甲乙丙

（2）在众多的未来能源中，风能、太阳能、水能都同属于 ▲ （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它们的开发和利用可以减少大量化石燃料的生产和消费导致严重的环境污染和生态破坏．

（3）为实现减排目标，国家大力推广风力发电．我省沿海地区风力发电项目已全面启动，沿海壮观的风电场走廊即将形成（如图乙）．假如1.2×106 kW的风电场项目全面建成之后，所有机组发电1h，可提供多少kW·h的电能？这些电能相当于多少千克煤炭完全燃烧所释放出来的能量？（煤的热值为3.0×107J/kg, 1kW·h=3.6×106J）

（4）充分利用太阳能，符合节能减排的理念．太阳能热水器（如图丙）已走进了千家万户，小名家的太阳能热水器接受太阳能的总有效面积为2m2，热水器每平方米的面积上1h得到的太阳辐射能平均为2.52×106 J，热水器仅能把接收的太阳能的50%转化为水的内能，若光照3h可以使热水器内初温为20℃、质量为100kg的水温度升高多少摄氏度？已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃).

34．电压力锅集高压锅和电饭锅的优点于一体，既安全又节能．某型号电压力锅的额定电压为220V，右图是其工作原理图，R1、R2分别是主加热器和保压加热器，R1的额定功率为800W；L是用来指示电压力锅工作状态的变色发光二极管，当通过它的电流小于40 mA时，发红光，达到40mA时，开始发绿光，只要有电流通过L其两端电压就恒为2V；R0是特殊电阻，其阻值随锅内温度变化而改变；接通电路，开关S自动与触点a、b闭合，开始加热，当锅内水温达到105℃时，S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾．

(1)电压力锅正常工作时，若指示灯L发绿光，求R0的最大阻值．

(2)在保压状态下，加热器正常工作1h耗电0.2kWh，求R2的阻值．