Question

14．“Smartflower Pop”是一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多．该电池板有自动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高．白天，太阳能电池发出的电直接供给家用电器工作，多余部分存储在蓄电池中．
（1）太阳能属于新能源选填（“常规”或“新”），太阳能电池将光能转化为电能．
（2）“Smartflower Pop”晚间自动清洁一次需要1h，此时的耗电功率为1kW，则自动清洁一次消耗的电能为多少焦？与多少千克的焦炭完全燃烧产生的热量相等．（焦炭的热值q=3×10⁷J/kg）
（3）若叶片面积为25m²，白天太阳能电池接收太阳辐射的平均功率为1000W/m²，光电转化效率为20%．某日，白天家庭耗电的平均功率为4kW，蓄电池的充电效率为84%，晚上若将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，求当天的日照时间为多少小时．

Answer 1

分析 （1）太阳能属于新能源；太阳能电池板就是将太阳能转化为电能的装置，这种电能再以化学能的形式储存在电池中；
（2）根据W=Pt算出自动清洁一次消耗的电能，根据m=$\frac{Q}{q}$算出焦炭的质量；
（3）先算出白天接受的太阳辐射的平均功率，再根据光电转化效率算出电功率，根据白天家庭耗电的平均功率算出剩余的电功率再根据蓄电池的充电效率算出得到的电功率，算出水吸收的热量，根据t=$\frac{W}{P}$算出当天的日照时间．

解答 解：
（1）太阳能属于新能源；太阳能电池板将光能转化为电能；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$得
自动清洁一次消耗的电能为：W=Pt=1000W×3600s=3.6×10⁶J；
消耗的电能与焦炭完全燃烧产生的热量相等，根据Q=mq得，
完全燃烧焦炭的质量：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=0.12kg；
（3）白天太阳能电池接收太阳辐射的功率为P=P₀=1000W/m²×25m²=25000W，
白天太阳能电池储存的电功率为P_电=P_光η=25000W×20%=5000W；
白天剩余的功率为：P′=P_电-P_白=5000W-4000W=1000W；
因为蓄电池的充电效率为84%，所以储存的电功率为P^″=P′×84%=1000W×84%=840W
水吸收的热量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×60kg×（68℃-20℃）=1.2096×10⁷J；
因为晚上电能全部转化为内能，故W=Q_吸=1.2096×10⁷J；
当天的日照时间为：t=$\frac{W}{{P}^{″}}$=$\frac{1.2096×1{0}^{7}J}{840W}$=1.44×10⁴s=4h．
故答案为：（1）新；电；（2）则自动清洁一次消耗的电能为3.6×10⁶J，与 0.12kg的焦炭完全燃烧产生的热量相等；（3）当天的日照时间为4h．

点评 本题考查了功、功率、光电转化率的问题，是一道综合题，有一定的难度．