Question

【題目】隨著科學技術的進步，太陽能的利用技術日趨成熟，太陽能—內能的轉換，是目前最普遍的形式，某中學物理STS小組的同學在太陽能的利用方面作了一些探究。

①為了測定地表植物接收太陽能的本領做了如下實驗：用一面積為0.1m2的水盆，盛6L的水，經太陽垂直照射了30min，溫度升高了10℃。認定地表植物接收太陽能的能力與水相同。

②同學們還利用太陽能電池板做了一艘環保船，電池板接收太陽能的面積為8m2，它正對太陽能時產生120V的電壓，并對船上的電動機提供10A的電流，已知電池板上垂直接收的太陽能為7.5×104J/（minm2）。求：

(1)這盆水吸收的熱量是多少？

(2)若每天有效光照6h，則面積為90m2的草坪一天吸收了多少太陽能？

(3)太陽能環保船得到的電功率為多少？這種太陽能電池把太陽能轉化成電能的效率為多少？

Answer 1

【答案】(1)2.52×105J；(2)2.7216×109J；(3)1200W；12%

【解析】

(1)水吸收的熱量

Q吸=cmt= cρVt=4.2×103J/(kg℃)×1×103kg/m3×6×10-3m3×10℃=2.52×105J

水吸收的熱量為2.52×105J。

(2)每平方米水面上每小時吸收的太陽能

Q===5.04×106J

90m2足球場上的綠草每天6h接收的太陽能(儲存的化學能)

Q總=5.04×106J×90×6=2.7216×109J

草坪一天吸收了2.7216×109J的太陽能。

(3)電池板每分鐘接收太陽能

Q=7.5×104J/(minm2)×8 m2×1 min =6×105J

吸熱總功率

P總= ==10000W

太陽能環保船得到的電功率(有用功率)

P有=UI=120V×10A=1200W

太陽能環保船得到的電功率為1200W。

太陽能電池效率

η=×100%=×100%=×100%=12%

太陽能電池效率為12%。

答：(1)這盆水吸收的熱量是2.52×105J；

(2)面積為90m2的草坪一天吸收了2.7216×109J的化學能；

(3)太陽能環保船得到的電功率為1200W，這種太陽能電池把太陽能轉化成電能的效率為12%。