22.3 太阳能（考点解读）（原卷版）

223 太阳能（考点解读）（原卷版） 1、太阳能及其利用 （1）太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐 射 能量； （2）地球上几乎所有的能源都来自太阳能（除：核能、地热能、潮汐能）； （3）目前直接利用太阳能的途径主要有两种：一种是用集热器把水等物质加热，例如太 阳 能热水器；另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能； （4）优点：十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境； （5）缺点：分散性广、昼夜稳定性差、可转化率低。 2、太阳能的转化 （1）光-热能转换 原理：利用太阳辐射加热物体而获得热能。 应用：太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室； （2）光-电转换 原理：根据光电效应，利用太阳能直接转换成电能； 应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品。 3、太阳能热水器中的热量计算 （1）根据热量的计算公式为Q=m△t，计算出水温度升高需吸收的热量； （2）太阳能热水器所释放的热量=功率×时间； 4、太阳能的其他相关计算 太阳能电池板获取的太阳能是总功，转化为的电能是有用功。 【考点1 太阳能及其利用】 【典例1-1】（2023•新洲区模拟）关于太阳能及其利用，下列说法正确的是（ ） ．太阳能来自于太阳内部进行的热核反应 B．太阳能是清洁的二次能源 ．太阳能是我们今天所用全部能量的源泉 D．太阳能电池板将太阳能转化为化学能 【典例1-2】（2023•浠水县校级二模）如图所示是我国的天宫空间站。空间站所需的电能 主要来源于太阳能帆板，太阳能帆板的基本原理是利用 材料（选填“半导体” “纳米”或“超导”）硅和某些金属的光电效应，将太阳能转化为 能。 【变式1-1】（2023•武汉模拟）下列有关能源的说法正确的是（ ） ．化石能源、核能都是一次能源，也是不可再生能源 B．太阳能是太阳核心发生核聚变释放的能量，是不可再生能源 ．风能是太阳能的间接利用，是二次能源 D．水能能够转化为电能，利用电能就是利用水能 【变式1-2】（2023•德惠市一模）2022 年11 月29 日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二 号F 遥十五运载火箭发射成功。 （1）箭体上的摄像机拍摄的画面通过 波传回地面。 （2）神舟十五号飞船加速上升时，以飞船为参照物，大地是 的。 （3）运载火箭的燃料燃烧时，质量减小，热值 （选填“变大”，“变小”或“不 变”）。 （4）神舟飞船进入太空后，利用太阳能电池板供电把太阳能转化为 能。 【考点2 太阳能的转化】 【典例2-1】（2023•济南二模）如图所示，太阳能电池（又称光伏电池）利用太阳能转化 为（ ） ．机械能 B．内能 ．电能 D．光能 【典例2-2】（2023•梁溪区校级一模）小明用除颜色不同外，其他都相同的黑白两张纸分 别将两个相同的瓶子包起来，再将质量、初温相同的水分别倒入两个瓶中，然后将两个 瓶子放在太阳光下，过一段时间后，小明用温度计测量了两瓶中水的温度，发现包有黑 纸的瓶中水的温度升高的较多。黑纸的 性能比白纸的要好。两瓶中的水是通 过 的方式使其内能增加的。人类利用太阳能的方式除了和上述实验相同外，还有 其他方式吗？请举一例： ，该示例中将太阳能转化为 能。 【变式2-1】（2023•南岗区模拟）生活中大部分能量来自太阳，各种形式的能量都不是孤 立的，它们可以在一定条件下发生转化，下面四幅图从电能的来源到利用，排列顺序正 确 的 是 （ ） ．①②③④ B．③②④① ．②①③④ D．①③④② 【变式2-2】（2023•柳州三模）我国首个多能互补绿色智慧综合能源基地——陇东综合能 源基地即将投入使用，其发电方式主要有：白天风小但阳光资源丰富，就以光伏发电为 主，即 能转化为电能；反之，则以风力发电为主，即风的 能转化为电能。 【考点3 太阳能热水器中的热量计算】 【典例3-1】（2020•济南）人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量供 人们使用。使用太阳能热水器时，将太阳能转化为（ ） ．内能 B．机械能 ．电能 D．化学能 【典例3-2】（2023•唐山一模）如图所示，楼顶上的太阳能集热器为用户提供热水，这是 将太阳能转化为水的 能。太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”） 能源。某型号太阳能集热器水箱内的水为150L，当太阳照射一段时间后，水箱内的水 从20℃升高到40℃，则水吸收的热量为 。[水的密度ρ 水＝10×103kg/m3，水的 比热容为42×103/（kg•℃）]。 【典例3-3】（2023•东昌府区二模）太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水 器在一天的有效照射时间内，将热水器中初温为25℃的40L 水升高到75℃。[水的密度 为10×103kg/m3，水的比热容为42×103/（kg•℃），天然气的热值q＝70×107/m3]，求： （1）在一天的有效照射时间内，热水器中的水吸收的热量是多少？ （2）若改用天然气炉灶来加热这些水，假设天然气放出的热量的20%被水吸收，需要 完全燃烧多少立方米的天然气？ 【变式3-1】（2022 秋•江岸区校级月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关 于太阳能的利用，下列说法正确的是（ ） ．甲图中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．乙图中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 ．丙图中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．丁图中，太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 【变式3-2】（2023•淮南一模）太阳能安全、清洁，太阳能热水器被人们广泛使用。如表 所示，为某太阳能热水器部分铭牌信息，假设装满水后经过一天时间，水温由20℃上 升到60℃，则水吸收的热量相当于完全燃烧 m3的液化气放出的热量。已知水的 密度为10×103kg/m3，水的比热容为42×103/（kg•℃），液化气的热值为42×107/m3。 采光面积 容量 水箱尺寸 效率 支架材料 25m2 150L ①550m×1500mm 50% 锌彩板 【变式3-3】（2023•景德镇模拟）某太阳能热水器装有100kg 的冷水，经过一天，水温可 以从25℃升高50 [ ℃水的比热容为42×103/（kg•℃）， 天然气的热值为84×107/m3]，求： （1）这些水吸收的热量； （2）若用燃气灶将这些水加热，达到同样的效果需要消耗125m3燃气；则天然气灶效 率为多少？ 【考点4 太阳能的其他相关计算】 【典例4-1】家用太阳能热水器的晒水箱内有水40kg，晒水箱接收阳光垂直照射的面积始 终是15m2 ，已知在地球表面，晴天时垂直于太阳光的表面接收到的热辐射为 126×103/（m2•s），接收太阳能的效率为50%，散热损失为20%，要使水温上升18℃， 需要时间为（ ） ．3000s B．4000s ．5000s D．6000s 【典例4-2】（2023•临川区校级一模）小明家新安装了一台容积为500L 的太阳能热水器， 加满水后，经过4 阳光的照射，水温有原来的20℃升高到40℃。则在这4 内水吸收的 热量是 。若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧 千 克焦炭。[水＝42×103/（kg•℃）；q 焦炭＝30×107/kg] 【变式4-1】（2023•裕华区一模）目前太阳能已被人们广泛利用。太阳能来自于太阳内部 的核 （选填“裂变”或“聚变”），太阳能属于 （选填“一次”“二 次”）能源，利用太阳能的方式之一是用集热器加热，这是通过 方式改变物 体内能的。某台太阳能集热器在天气晴好时，一天可以吸收52×107的热量，这相当于完 全燃烧 m3的煤气释放的热量。（q 煤气＝40×107/m3） 【变式4-2】（2023•姑苏区校级二模）如图是一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的 有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳 辐射的能量为1000，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为 10。 （1）电池将太阳能转化为电能的效率是多少？ （2）若电动机正常工作时，将电能转化机械能的转化效率是80%，且该车沿水平路面 匀速行驶时受到的阻力为150，则该车匀速行驶的速度是多少？ （3）上述电动机正常工作42m，损耗的能量全部被初温25℃、质量6kg 的水吸收，则 水升高的温度为多少？[水＝42×103/（kg•℃）]。 一、选择题。 1．（2023•碑林区校级模拟）太阳给人类带来光明和温暖，同时使地球产生日夜和季节交 替，平衡地球气候，为地球生命提供各种形式的能源。以下有关太阳认识正确的是（ ） ．太阳照射下大地内能的增加是通过做功的方式实现的 B．地球上的主要能源都来自于太阳，太阳能是太阳内部核裂变释放的能量 ．太阳能属于不可再生能源，使用太阳能绿色无污染 D．利用光电转化的太阳能电池能将太阳能转化为电能 2．（2023•金安区校级一模）航空航天涉及了许多物理知识，下列说法正确的是（ ） ．卫星的速度越大，惯性越大 B．地球同步卫星在轨道运行时受平衡力作用 ．卫星与地面设备之间是利用超声波传递信息 D．卫星的太阳能电池板工作时将太阳能转化成电能 3．（2023 春•鼓楼区期中）下列能源不是由太阳能转化而成的是（ ） ．风能 B．煤和石油 ．潮汐能 D．生物质能 4．（2023•徐州二模）地球上的绝大部分能量都直接或者间接来自于太阳能，但是也有部 分能量与自太阳能无关。下列能量中与太阳能无关的是（ ） ．核能 潮汐能 B．天然气 风能 ．水能 化石能源 D．地热能 水能 5．（2023•福田区模拟）《荀子•王制》中有一句箴言：“春耕、夏耘、秋收、冬藏，四者 不失时，故五谷不绝”春种一粒粟，秋收万颗子。一颗种子就是一个世界。下列说法正 确的是（ ） ． 如图所示，种子发芽属于机械运动 B． 如图所示，早晨叶子上的露珠，是水蒸气凝华形成的 ． 如图所示，一颗果子的质量大概10kg D． 如图所示，稻谷成熟的过程是太阳能转化成化学能的过程 6．（2023•锡林浩特市二模）如图所示，航天器都有很大的太阳能电池板，下列说法正确 的是（ ） ．太阳能是可再生能源 B．太阳能和电能都是一次能源 ．电池板将太阳能转化为内能 D．电池板的能量转化率可达100% 7．（2023•尉氏县一模）（多选）近年来，我国在材料、信息和能源等领域取得了辉煌的 成绩，以下说法正确的是（ ） ．月球车的零件应使用热胀冷缩较明显的材料制作 B．北斗卫星之间利用电磁波相互传递信息，实现星间链路 ．太阳能是可再生能源，它的能量来自于核裂变 D．垃圾分类有利于保护环境和节约资源 二、填空题。 8．（2023•陇县模拟）2023 年2 月24 日，由陕投商洛清洁能源有限公司投资建设的陕西省 最大山地光伏电站——陕投商州区100M 光伏电站成功并发电。该项目平均每年可为当 地提供145 亿度绿色电能，节约标准煤429 万吨，减排二氧化碳1175 万吨，将有效改善 商洛及周边的电源条件。光伏电站发电时将 能转化为电能，具有 的优点。 9．（2023•蔡甸区模拟）卡塔尔世界杯上呈现许多中国元素，其中的哈尔萨光伏电站就是 中国电力建设集团承建，为世界杯所有场馆提供绿电，这些电能全部来自多哈以西约80 公里荒漠中的200 万块太阳能电池板。据查：1 平方米的晶硅太阳能板的电功率为120 瓦，每天发电时间8 小时。太阳能电池板给蓄电池充电时， 能转化 能；如果 100m2的太阳能板发电一天的能量用燃烧天然气来提供，需要 m3天然气。（天然 气的热值q＝36×107/m3） 10．（2023•安徽模拟）如图所示是小明家安装的一台壁挂式太阳能热水器。该热水器的加 热效率为40%，接收太阳能的总有效面积为25m2，1m2面积上每小时接收到的太阳能为 252×106。某天阳光照射该热水器4，接收的能量可以使80kg 的水温度升高 ℃。 [水＝42×103/（kg•℃）] 11．（2023•连云港一模）如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯。白天太阳能电池板给电 池充电，晚上电池给LED 灯照明供电。该灯的铭牌上标有“6V 03”字样，白天工作时， 太阳能电池板将 能转化为电能；晚上工作时，蓄电池放电，将 能转化为电 能供照明灯使用。此灯正常工作6 小时消耗的电能为 。 三、计算题。 12．（2023•聊城二模）为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活中。现有 一种太阳能、电能两用热水器，晴天时，它用太阳能加热，能将接收的部分太阳能转换 为水的内能，如果遇到雨天，可以用电加热。[ρ 水＝10×103kg∕m3 ，水＝ 42×103/（kg•℃），q 焦炭＝3×107/kg] 型号 E 80B ﹣ 额定功率 1500 额定电压 220V 容量 100L 外型尺寸 842mm×463mm×415mm （1）当容量为100L 的太阳能热水器注满水时，水温从20℃上升到70℃，水吸收的热 量是多少？ （2）如果这些热量由完全燃烧焦炭放出，需要燃烧多少kg 的焦炭？ （3）若在水温从20℃上升到70℃这段时间内，获得的太阳能是E 太阳能＝525×107，则 该太阳能的效率是多少？ 13．（2023•高新区校级一模）小明家用铁皮桶制作简易太阳能热水器替代燃烧木柴加热水， 小明观测到某日密闭铁皮桶装满水后，经过一天的太阳光照射，水温从20℃升高到 60℃。已知铁皮桶的容积为50L，求：[水＝42×103/（kg•℃）] （1）当日桶内的水吸收的热量； （2）若用燃烧木柴加热且木柴完全燃烧释放热量的28%被桶内水吸收，则当日使用该 太阳能热水器可节约木柴的质量。（q 水＝12×107/kg） 14．（2023•无锡一模）利用太阳能电池在太阳光照射下发电叫光伏发电。某学校启动了 “光伏发电工程”，在学楼顶安装了总功率为25k 的光伏发电系统，如图所示。 （1）若一天的有效光照时间按8 计算，该系统一天能发多少度电？ （2）这些能量相当于完全燃烧多少m3的天然气？天然气的热值q＝36×107/m3。 （3）若学校室的照明由光伏发电系统专设线路供电，光伏发电系统一天的发电量可供 学校55 个室的护眼灯正常发光10，每个室统一装有8 盏额定功率为40 的护眼灯，求学 校室专设线路的供电效率？