Question

太陽能是一種取之不盡、沒有污染的能源．我國西部地區的沙漠面積大，太陽能資源豐富，如果在那里建造一個如圖所示的太陽能發電廠，就能夠為我市提供大量的“清潔”
能源．
（1）你認為將太陽能直接轉化為電能的裝置中的主要材料應是

 

材料．“科學設想”小組的同學上網查閱相關資料：該地區太陽光的平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h（日照強度是指每平方米面積上1h得到的太陽光能量）．該小組的同學設想：如果選定一塊面積為10⁷m²的空地，在上面鋪滿如圖所示的太陽能板用來發電，即使光電轉化效率只有10%，一年平均
光照時間為2000h，則每年可產生多少電能？能節約多少噸煤炭？（_q煤=3.0×10⁷J/kg，要求有計算過程）
（2）西部地區距離我市遙遠，如果要將該太陽能發電廠產生的電能輸送到我市，他們想到需要采用高壓輸電方式，請你說一說這樣做的目的是

 

；
（3）除了高壓輸電的方式之外，你還能設想出一種比此方式更好的輸電方式嗎？

Answer 1

分析：根據導電性的不同，材料可分為導體，半導體，絕緣體三大類，容易導電的物體叫導體，如：人體、大地、各種金屬、石墨、酸堿鹽的溶液等；不容易導電的物體叫絕緣體，如：玻璃、陶瓷、橡膠、塑料等；導電性能介于導體與絕緣體之間的叫半導體，如：硅、鍺等．
根據在每平方米的面積上平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h，平均光照時間為2000h，利用太陽光熱效率，可以求面積為10⁷m²的面積上可以得到的電能．再利用燃料完全燃燒放熱公式求可以節約煤的質量．
高壓輸電和超導輸電可以減少電能損失．

解答：解：（1）太陽能電池的光伏板是由非晶態硅制成的，它能把太陽能直接轉化為電能，其主要材料是半導體．
（2）太陽光的平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h，面積為10⁷m²，平均光照時間為2000h，光電轉化效率只有10%，則可得到地電能W=3.0×10⁶J/m²?h×2000h×10⁷m²×10%=6×10¹⁵J．
相當于節約的煤的質量：m=

W

q煤

=

6×1015J

3×107J/kg

=2×10⁸kg．
（3）高壓輸電方式可以減少電能在輸電線路上的損失．
（4）除了高壓輸電的方式之外，超導輸電和無線輸電也能減少電能在輸電線路上的損失．
故答案為：（1）半導體、（2）6×10¹⁵J、2×10⁸kg、（3）減少電能在輸電線路上的損失、（4）超導輸電和無線輸電．

點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯系，涉及到太陽能的利用實例，可以提高學生開發太陽能的意識．