题目内容
【题目】随着科学技术的进步,太阳能的利用技术日趋成熟,太阳能—内能的转换,是目前最普遍的形式,某中学物理STS小组的同学在太阳能的利用方面作了一些探究。
①为了测定地表植物接收太阳能的本领做了如下实验:用一面积为0.1m2的水盆,盛6L的水,经太阳垂直照射了30min,温度升高了10℃。认定地表植物接收太阳能的能力与水相同。
②同学们还利用太阳能电池板做了一艘环保船,电池板接收太阳能的面积为8m2,它正对太阳能时产生120V的电压,并对船上的电动机提供10A的电流,已知电池板上垂直接收的太阳能为7.5×104J/(minm2)。求:
(1)这盆水吸收的热量是多少?
(2)若每天有效光照6h,则面积为90m2的草坪一天吸收了多少太阳能?
(3)太阳能环保船得到的电功率为多少?这种太阳能电池把太阳能转化成电能的效率为多少?
【答案】(1)2.52×105J;(2)2.7216×109J;(3)1200W;12%
【解析】
(1)水吸收的热量
Q吸=cmt= cρVt=4.2×103J/(kg℃)×1×103kg/m3×6×10-3m3×10℃=2.52×105J
水吸收的热量为2.52×105J。
(2)每平方米水面上每小时吸收的太阳能
Q===5.04×106J
90m2足球场上的绿草每天6h接收的太阳能(储存的化学能)
Q总=5.04×106J×90×6=2.7216×109J
草坪一天吸收了2.7216×109J的太阳能。
(3)电池板每分钟接收太阳能
Q=7.5×104J/(minm2)×8 m2×1 min =6×105J
吸热总功率
P总= ==10000W
太阳能环保船得到的电功率(有用功率)
P有=UI=120V×10A=1200W
太阳能环保船得到的电功率为1200W。
太阳能电池效率
η=×100%=×100%=×100%=12%
太阳能电池效率为12%。
答:(1)这盆水吸收的热量是2.52×105J;
(2)面积为90m2的草坪一天吸收了2.7216×109J的化学能;
(3)太阳能环保船得到的电功率为1200W,这种太阳能电池把太阳能转化成电能的效率为12%。