物理
为了节能环保,城市安装了一种“风光互补路灯”,利用风力发电机和太阳能电池板获得电能,储存在蓄电池(Ah是蓄电池容量I-t的单位)中,某种型号的这种路灯系统参数如下:
风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0m/s
太阳能电池
36W
最小充电风速
2.0m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池
500Ah12V
最大输出功率
400W
大功率LED路灯
80W-12V
(1)根据蓄电池的参数,计算它充满电时储存了多少焦耳的电能?
(2)当风力达到最大输出功率时,将蓄电池充满需要多长时间?
(3)已知当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m
2
,若要将太阳能电池的最大功率达到36W,则太阳能电池板的面积至少要多大?
(2013·连云港)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3.2×10
6
W.太阳能是清洁
可再生
可再生
(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
3.84×10
6
3.84×10
6
kW·h.
某研究性学习小组的同学为了测定草地在夏天中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能,制作了一个太阳能的集热装置,实验器材有:
(1)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个,底面积为1m
2
(2)盛水塑料袋一个;
(3)玻璃板一块(约1m
2
);
(4)秒表一只(未画出);
(5)台秤一个(未画出).
如图所示.设图中下部为一斜坡草地,太阳光垂直照射到草地表面.如果已知水的比热容为c,被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△t的关系是Q=cm△t,则为了测定草地在中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能,除了需要测量m,△t外,还应测量的物理量是
时间
时间
,缺少的实验仪器是
温度计
温度计
,把泡沫塑料箱内涂黑的主要目的是
增强吸热效果
增强吸热效果
,本实验会有一定的误差,试写出误差产生的主要原因是:
太阳能没有全部转化为水的内能
太阳能没有全部转化为水的内能
.
美国建筑师凯文·朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图1所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动.该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低.该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民.酒店、商店只要是普通城市有的,这里都一应俱全.漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8.0×10
8
W.
(1)若三角形建筑空洞的面积为2.0×10
4
m
2
,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s钟流入空洞的空气质量是1.92×10
6
kg,该地的空气密度是1.2kg/m
3
.则飓风的风速是
80
80
m/s.
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变.从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图2-甲所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图2-乙所示.
①从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为
2×10
10
2×10
10
J.
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为
50%
50%
.
(2013·潍坊)在新农村建设中很多楼房顶部装有如图所示的太阳能、电能两用热水器,该热水器利用太阳辐射的能量加热时,能把太阳辐射能的70%转化为水的内能;用电热丝加热时,能把电能的90%转化为水的内能,该热水器也可利用太阳辐射的能量和电热丝同时加热.它的铭牌如表格所示.小明家热水器的支架与楼顶水平台面总接触面积为0.1m
2
.他家所在的地区(晴天)每天接受太阳辐射的时间为8h,太阳光照射地面时的辐射功率为900J/(s.m
2
),即每平方米的面积上每秒得到的太阳辐射能平均为900J.已知g=10N/kg,C
水
=4.2×10
3
J、(kg.℃).ρ
水
=1.0×10
3
kg/m
3
.当热水器内蓄满水时,求:
x x牌热水器
型号HM-20
集热管数28支
额定频率50HZ
水箱容积150L
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4000W
自身质量50kg
采光面积2.0m
3
(1)热水器对水平台面的压力和压强;
(2)热水器每天接受的太阳辐射能使水升高的温度;
(3)热水器将水从20℃加热到52.4℃所需的最短时间.
(2013·姜堰市模拟)利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电.某市启动了“光伏工程”示范项目,在某中学的教学楼顶安装了总功率为20kW的光伏发电系统.
(1)一天的有效光照时间按8h计算,该光伏发电系统一天共发电多少kW·h?
(2)该光伏发电系统一天的发电量,如果由热电转换效率为30%的热电厂来完成,需要燃烧多少kg煤?(煤的热值q
煤
=3.0×10
7
J/kg )
(3)请写出一条光伏发电的优点.
(4)人们利用太阳能的方式除光伏发电外还有:
(a)绿色植物的光合作用是将光能转化为
化学
化学
能;
(b)太阳能热水器是通过
热传递
热传递
的方式增加水的内能.
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