Question

14．“Smartflower Pop”是一款太陽能電池板，它能確保與日照方向始終垂直，使其吸收的太陽能最多．該電池板有自動清潔裝置，使得它的工作效率比沾滿灰塵的電池板更高．白天，太陽能電池發(fā)出的電直接供給家用電器工作，多余部分存儲在蓄電池中．
（1）太陽能屬于新能源選填（“常規(guī)”或“新”），太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）“Smartflower Pop”晚間自動清潔一次需要1h，此時的耗電功率為1kW，則自動清潔一次消耗的電能為多少焦？與多少千克的焦炭完全燃燒產(chǎn)生的熱量相等．（焦炭的熱值q=3×10⁷J/kg）
（3）若葉片面積為25m²，白天太陽能電池接收太陽輻射的平均功率為1000W/m²，光電轉(zhuǎn)化效率為20%．某日，白天家庭耗電的平均功率為4kW，蓄電池的充電效率為84%，晚上若將當(dāng)天存儲的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可將60kg的水從20℃加熱到68℃，求當(dāng)天的日照時間為多少小時．

Answer 1

分析 （1）太陽能屬于新能源；太陽能電池板就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，這種電能再以化學(xué)能的形式儲存在電池中；
（2）根據(jù)W=Pt算出自動清潔一次消耗的電能，根據(jù)m=$\frac{Q}{q}$算出焦炭的質(zhì)量；
（3）先算出白天接受的太陽輻射的平均功率，再根據(jù)光電轉(zhuǎn)化效率算出電功率，根據(jù)白天家庭耗電的平均功率算出剩余的電功率再根據(jù)蓄電池的充電效率算出得到的電功率，算出水吸收的熱量，根據(jù)t=$\frac{W}{P}$算出當(dāng)天的日照時間．

解答 解：
（1）太陽能屬于新能源；太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$得
自動清潔一次消耗的電能為：W=Pt=1000W×3600s=3.6×10⁶J；
消耗的電能與焦炭完全燃燒產(chǎn)生的熱量相等，根據(jù)Q=mq得，
完全燃燒焦炭的質(zhì)量：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{3.6×1{0}^{6}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=0.12kg；
（3）白天太陽能電池接收太陽輻射的功率為P=P₀=1000W/m²×25m²=25000W，
白天太陽能電池儲存的電功率為P_電=P_光η=25000W×20%=5000W；
白天剩余的功率為：P′=P_電-P_白=5000W-4000W=1000W；
因為蓄電池的充電效率為84%，所以儲存的電功率為P^″=P′×84%=1000W×84%=840W
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×60kg×（68℃-20℃）=1.2096×10⁷J；
因為晚上電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故W=Q_吸=1.2096×10⁷J；
當(dāng)天的日照時間為：t=$\frac{W}{{P}^{″}}$=$\frac{1.2096×1{0}^{7}J}{840W}$=1.44×10⁴s=4h．
故答案為：（1）新；電；（2）則自動清潔一次消耗的電能為3.6×10⁶J，與 0.12kg的焦炭完全燃燒產(chǎn)生的熱量相等；（3）當(dāng)天的日照時間為4h．

點評 本題考查了功、功率、光電轉(zhuǎn)化率的問題，是一道綜合題，有一定的難度．