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1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供电动机来驱动的.已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2，正对太阳能产生120 V的电压，并对车上电动机提供10 A的电流，电动机的直流电阻为4 Ω，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2.

(1)太阳能的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核.写出核反应方程.

(2)该车的太阳能电池转化为太阳光能的效率η1是多少？

(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.672 6×10-27 kg、mα=6.642 5×10-27 kg、me=0.000 9×10-27 kg，则m=1 kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的有用功，能够维持该车行驶的时间是多长？

(4)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减小的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？

解析：(1)

(2)η1==15%

(3)因为ΔE=(4mp-mα-2me)c2=4.15×10-12 J，而=(UI-I2R)t,所以t=1.30×1011 s.

(4)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减小的质量为Δm==0.4×1010 kg.太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t==5×109年.

答案：(1)  (2)η1==15%  (3)1.30×1011 s  (4)5×109年

练习册系列答案
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1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是用太阳能电池把所接收到的太阳光能转化成电能供电动机工作的.假设车上的太阳能电池接收太阳光能的面板面积S=8 m2，正对太阳时能产生U=120 V的电压，并对车上的电动机提供I=10 A的电流，电动机的电阻R=4 Ω，太阳光照射到地面上单位面积上的辐射功率P0=1.0×103 W,求：

（1）该车的太阳能电池转化太阳光能为电能的效率η1是多大？电池把电能转化成机械能的效率η2是多大？

（2）太阳辐射的能量实际上是核聚变释放的核能，其热核反应方程是，若质量m=1 kg的质子发生此核聚变所释放的核能完全转化为该车行驶的机械能，则能够维持该车行驶的最长时间是多少？（已知mp=1.672 6×10-27 kg,mα=6.642 5×10-27 kg,me=0.000 9×10-27 kg,质子的摩尔质量M=1.0×10-27 kg/mol,NA=6.02×1023 mol-1)

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