Question

閱讀下列材料，回答問題：
為了滿足人們對能源不斷增長的需要，科學家們設想在空間建立太陽能電站來利用太陽能、這種空間太陽能電站建在地球同步軌道上，其工作過程如圖所示、在太陽能收集板上鋪設太陽能電池，通過它把太陽能轉化成電能，再通過天線將電能以微波的形式發送至地面接收站、已知太陽能收集板長10km、寬5km，太陽光在它的表面處每平方米的功率為1.4×10³W，太陽能電池的光電轉化效率為10%，微波的頻率為2.5×10⁹Hz，空間太陽能電站向地面的輸電效率可達80%，
（1）太陽發出的具大能量來源于太陽內部的氫原子核發生的

核聚變

（選填“核聚變”或“核裂變”）．
（2）太陽能電站相對于地面接收站是

靜止

（選填“運動”或“靜止”）的，空間太陽能電站工作時，地面接收站的接收功率是

5.6×10 ⁹

W．
（3）試計算在輸電過程中所使用的微波的波長．

Answer 1

分析：（1）核裂變是較重的原子核裂變成較輕的原子核的一種核反應，核聚變是較輕的原子核結合成較重的原子核的一種核反應．太陽內部為核聚變．
（2）運動和靜止是相對的．判斷一個物體的運動狀態，關鍵是看被研究的物體與所選的標準，即參照物之間的相對位置是否發生了改變，如果發生改變，則物體是運動的；如果未發生變化，則物體是靜止．
（3）已知太陽能電池的硅片能提供的電能和太陽能收集板的總面積可求太陽能電站每秒鐘發送的電能；
已知輸電效率可求地面接收站接收到的電能，根據公式P=

w

t

可求地面接收站接收到的電功率．
（4）已知微波的傳播速度和頻率，根據公式C=λf可求波長．

解答：解：（1）太陽能內部是由于較輕的氫原子核在高溫下發生聚變而釋放出核能．
（2）太陽能電站建在地球同步軌道上，太陽能電站的轉動和地球的轉動是同步的，地球怎么轉電站也怎么轉，
所以它相對地球的位置沒有發生變化，處于相對靜止．
太陽能電池板面積S=5×10³ m×10⁴ m=5×10⁷m ²，
太陽能電站的發電能力E=P₀S=1.4×10³W/m²×5×10⁷ m ²×10%=7×10⁹W，
地面接收站接收到的電能是W=E?η=7×10⁹W×80%=5.6×10 ⁹W．
（3）光在空氣中速度為C=3×10⁸m/s，頻率f=2.5×10⁹Hz，
則波長λ═

3×108m/s

2.5×109Hz

=0.12m．
故答案為：（1）核聚變；（2）靜止、5.6×10 ⁹；（3）0.12m．

點評：本題考查電能和波長的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，本題告訴我們一定要廣泛應用太陽能，太陽能不但節省能源還環保．