题目内容
太阳能资源,不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射源,而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能、海洋能、潮汐能等间接的太阳能资源,还应包括绿色植物的光合作用固定下来的能量,即生物能,严格地说,除了地热能和原子核能以外,地球上所有其他能源全部来自太阳能,这也称为“广义太阳能”,以便与仅指太阳辐射能的“狭义太阳能”相区别.(1)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应,这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源,其核反应方程是_______________________________;若mH=1.007 3 u,mHe=4.002 6 u,me=0.000 55 u,则该反应中的质量亏损是____________u;如果1 u相当于931.5 MeV的能量,由该反应中释放的能量是___________MeV.
由于核反应中的质量亏损,太阳的质量缓慢减少,与现在相比,在很久很久以前,地球转的周期________.(填“较长”“较短”“没有变化”)
(2)利用光电转换可以将太阳能转化为电能.若地球附近某太空站上的太阳能电池接收板的面积是S,光电转化效率为η.已知太阳辐射的总功率为P,太阳辐射穿过太空的能量损失忽略不计,光速为c,太阳光射到地球上经历的时间为t,试求该太阳能电池能够输出的最大电功率.
解析:(1)4
→
+2
,
核反应的质量亏损为Δm=4mH-mHe-2me=4×1.007 3 u-4.002 6 u-2×0.000 55 u=0.025 5 u.
该核反应释放的能量为ΔE=0.025 5×931.5 MeV=23.75 MeV.
在很久很久以前,太阳的质量比现在大,太阳和地球间的万有引力比现在的大,由F=m(
)2r,可知很久很久以前,地球公转的周期较短.
(2)以太阳为中心,日地间距离r为半径做一个球面.其表面积S球=4πr2,r=ct.设接收板上获得的辐射功率为P′,当其正对太阳光时,获得功率最大,则P′/P=S/S球
联立求解可得P′=
,
太阳能电池能够输出的最大电功率为Pm=ηP′=
.
答案:(1)4
→
+2
0.0255 u 23.75 MeV 较短
(2)以太阳为中心,日地间距离r为半径做一个球面.其表面积S球=4πr2,r=ct.设接收板上获得的辐射功率为P′,当其正对太阳光时,获得功率最大,则p′/p=S/S球
联立求解可得P′=
.
太阳能电池能够输出的最大电功率为Pm=ηP′=
.