初中物理太阳能的其他相关计算试题

太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点．为有效利用太阳能，某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在两只相同的烧杯中装有质量和初温相同的水，烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封，插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中，大部分刻度露出可见)，放在阳光下曝晒．每隔相同的时间读出温度计的示数，数据记录如下：

塑料袋 颜色	水的质量(m/Kg)	初　温 (t/℃)	温　度 (t1/℃)	温　度 (t2/℃)	温　度 (t3/℃)	……
黑　色	1.0	15.0	22.3	27.8	31.5	……
白　色	1.0	15.0	16.5	17.8	19.0	……

根据上述数据回答下列问题：
(1)这次实验过程中，采用的科学研究方法是　　　　　　　
(2)通过上面的研究可以推断：太阳能热水器的集热管表面颜色以　　　　　　为宜；
(3)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图，若在太阳能热水器的水箱中装满水，中午在太阳照晒下每小时温度升高10℃，则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少？该热水器中午每秒钟每平方米的面积上获得的太阳能是多少？

容　　积	100L
集热箱的采光面积	1.5m^2
效　　率	40%
使　用　年　限	15年

2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）开始首次环球飞行，途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源概念。
（1）该飞机白天飞行时，利用高效太阳能电池版将电磁能（太阳能）转化为____________能；夜间飞行时，利用其超轻薄离子电池储备的____________能转化为电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油。
（2）该机从重庆飞往南京的航程约为1260千米，用时17.5小时。则它的飞行速度为多少千米/小时？
（3）为降低飞行时的能量消耗，该机选用新型轻质材料，取面积为1平方米，厚度为1毫米的新型材料，测得其质量为250克，则该材料的密度为多少？
（4）该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷，是此次环球航行中最具挑战性的一段航程，飞行时间长达120小时，飞行过程中依靠平均功率为10千瓦的电动机提供动力，其消耗的能源全部由电池板吸收的太阳能提供，则此段航行中至少需要吸收多少太阳能？（太阳能电池板的转化功率约为30%）

6月5日是世界环境日，今年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”．人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．

（1）图甲为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是            

A．显著增长；

B．平稳增长；

C．稳中有降；

D．显著减少

（2）请你说出太阳能的好处之一                  ，缺点                  。
（3）太阳能热水器（如图丙）已走进了千家万户，小名家的太阳能热水器接受太阳能的总有效面积为2m²，热水器每平方米的面积上1h得到的太阳辐射能平均为2.52×10⁶J，热水器仅能把接收的太阳能的50%转化为水的内能，若光照3h可以使热水器内初温为20℃、质量为100kg的水温度升高到多少摄氏度？已知水的比热容是4.2×10³J/（kg ℃）．

如图所示是我区职业教育集团校使用的“风光互补”景观照明灯。它头顶“小风扇”，肩扛光电池板，腰挎照明灯，脚踩蓄电池。下列关于这种景观照明灯说法：

① 光电池板可将电能转化为光能
② “小风扇”利用风力发电，将机械能转化为电能
③ 蓄电池充电时，将电能转化为化学能
④ 景观照明灯利用的太阳能和风能都属于可再生能源
正确的有

A．①②③

B．②③④

C．①③④

D．①②④

阅读短文，回答问题：
嫦娥奔月
我国“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日发射成功，约5天后进入如图所示的环月轨道．它的质量为2．3t，与“嫦娥一号”相同；它环月的平均高度为100km，较“嫦娥一号”200km的环月高度离月球更近，更宜于对月球的精细测绘．
据悉，2013年年底，“嫦娥三号”卫星将携带“中华牌”月球车登月探测．已经探明，月球上无水，无大气．物体在月球上的重力只有地球表面重力的1/6．月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天．也就是说，登上月球的月球车，最多可以连续工作14天，进入月夜以后，它由于无法通过光能发电，进入休眠状态．14天后，又能自动醒来．月球表面白昼时温度高达150℃，黑夜时低至-180℃．“嫦娥三号”在登录月球时将使用软着陆方式，采用边降落边用发动机反推，以减缓降落速度．在大约距离月球15公里时，反推发动机就要点火工作，到离月球100米时，卫星将暂时处于悬停状态，此时它已不受地球上工程人员的控制，因卫星上携带的着陆器具有很高智能，它会自动选择一块平整的地方降落，并在离月球表面4米的时候关闭推进器，卫星呈自由落体降落，确保软着陆成功．

（1）当“嫦娥二号”从近月点向远月点运动时，它的动能将_________（变大/变小/不变）．
（2）对于“嫦娥”卫星登月的情景，下列说法正确的是（    ）

A．反推发动机能使“嫦娥三号”悬停于100米处空中，利用的是卫星具有惯性

B．“嫦娥三号”高速降落时将由于摩擦而导致表面温度急剧升高

C．相对月球，“嫦娥一号”比“嫦娥二号”的势能更大

D．“嫦娥三号”登月时打开降落伞可以辅助减速

（3）月球车的质量为120kg，它在月球表面上方竖直下落4m时，重力对它做的功为_________J．（g取10N/kg）
（4）月球车工作的电能是由_________能转化来的，它在月球上要耐受330℃的温度差．对月球上昼夜温差很大的成因，请你结合所学物理知识做出简要解释：（说出一点即可）____________________________．

2009年底在丹麦哥本哈根气候变化大会上，各国就削减全球温室气体排放达成了共识，新能源开发和利用已成为今后的发展趋势。太阳能汽车作为以新能源为动力交通运输工具的代表迅速崛起，如图是一种新型的太阳能汽车，太阳光照射到该车顶部的电池集热板上，电池储存电能，使电动机能够对汽车提供动力，则下列有关说法中正确的是 （    ）

A．该太阳能汽车只能在白天使用

B．该太阳能汽车同样需要排放尾气

C．该太阳能汽车是将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能

D．该太阳能汽车电动机产生的热量越多越好

据报道，青岛一个小伙子在自家居民楼顶上，自己设计、组装了一套微型太阳能发电站，被媒体称为“中国家庭光伏电站第一人”。
(1)该太阳能发电站发电时，将光能转化为______能，太阳能发电具有___________的优点；
(2)该太阳能发电站工作8h可发电10kW·h，则其功率是_________kW；
(3)10kW·h的电能，如果由热电转化效率为30％的热电厂来供电，需要完全燃烧煤_________kg。(煤的热值q_煤=3×10⁷J/kg，1kW·h=3.6×10⁶J)

太阳能热水器深受广大用户的青睐，如图是雅典牌太阳能热水器．问：

（1）与其它形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？（写出两点即可）
（2）该热水器注满水时，水的总质量是140kg，如果这些水吸收了2.94×10⁷J的太阳能，它的温度会升高多少摄氏度？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

阅读下面的短文，回答问题。
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面的现象．只有入射光的频率高于一定值时，才能激发电子逸出物质表面．内光电效应是指被光激发所产生的电荷仍在物质内部运动，但使物质的导电能力发生变化或在物体两端产生电压的现象.。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；光敏电阻可应用在各种自动控制装置和光检测设备中，如生产线上的自动送料、自动门装置、航标灯、路灯、应急自动照明、自动给水停水装置等方面。
利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。
（1）外光电效应会从物质中激发出带           （选填“正电”或“负电”）的粒子。
（2）下图是电磁波波谱图．如果蓝光照射到某金属表面能产生外光电效应，则下列光照射该金属也一定能产生外光电效应是             。

A．红光，红外线	B．红外线，紫外线
C．紫光，紫外线，	D．黄光，紫光

（3）太阳能电池是依据        （选填“内”或“外”）光电效应工作的．
（4）现在楼道内一般不再使用声控开关，而用红外感应开关替代。白天光控开关断开，夜晚光线暗时，光控开关闭合；当有人进入楼道内时，红外感应开关闭合，没人时红外感应开关断开。下列关于楼道内路灯电路设计合理的是       （光控开关用光表示，红外感应开关用红表示）

(5)图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源，R₁为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R₂为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响)。水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R₁之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R₂的阻值为400Ω。则无光照射时，保护电阻R₂两端电压是       V,每l h通过S与R₁之间的产品个数为          个.

阅读下面的短文，回答问题．
太阳能热水器
　　太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要，它具有安全、节能、环保等优点．
　　如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空．如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料．另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通．
　　玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热．向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，从而形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度．玻璃吸热管具有吸热保温作用．
请回答以下问题：
（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力________重力．
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上？________．简单说明理由：________．
（3）要将质量为100kg、初温为20℃的水加热到60℃，则这些水需要吸收多少热量？[水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）]
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S＝2m²，热效率为η＝40％（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40％转化为水的内能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P＝1.4×10³W／m²（即平均每平方米每秒钟太阳辐射的能量为1.4×10³J）．在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热的时间．

（模拟）一颗使用电推进系统﹣﹣氙离子推进器的欧洲“GOCE”卫星因燃料耗尽，在地球大气层中解体，其残骸于2013年11月10日午夜着陆到地球表面．关于“GOCE”卫星涉及到的物理知识，下列分析正确的是（ ）

A．在卫星还没有进入大气层时，其不受重力作用

B．“GOCE”卫星解体着陆到地球表面过程中，其惯性越来越大

C．卫星电池板所需的太阳能属于不可再生能源

D．“GOCE”卫星解体下落过程中，它的重力势能变小

最近，一项“中国原创”重大发明成为世界关注的焦点！它被称为“空中奔跑的巴士”（又称巴铁），预计今年7月进行测试，其模型如图所示，巴铁依靠电力驱动在钢轨上行驶，相当于40辆柴油公交车的运量，若1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为 $60\mathit{kW}$，发动机的效率为 $30\%$，每消耗 $1\mathit{kg}$柴油排放二氧化碳约为 $3\mathit{kg}$，柴油的热值近似取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（1）若巴铁在 $100s$内沿直线行驶了 $1500m$，求这段时间内巴铁的平均速度；

（2）按柴油公交车每日行驶 $10h$计算，镇江若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车，则每日可减少二氧化碳排放量多少千克？

（3）巴铁车内电器每天需消耗 $60\mathit{kW}·h$的电能，若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供，已知该太阳能电池板 $1m^2$面积上接收到的太阳平均辐射功率为 $1\mathit{kW}$，光电转化效率为 $20\%$，每天日照时间按 $6h$计算，求需太阳能电池板的最小面积。

如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落在重庆江北国际机场，并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动。“阳光动力”2号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在白天吸收能量。此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行。虽然“阳光动力”2号体积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m，最高时速为140km/h。请参照示例写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。

例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场
物理知识：降落过程中机械能减小
作答：物理信息：____________________________________
物理知识：____________________________________

下列说法正确的是（ ）

A．太阳能是可再生能源

B．固体有一定的形状是因为固体分子是静止不动的

C．减少废气带走的热量不能提高热机效率

D．光纤不是利用电磁波传播信息

太阳能电池帆板（简称“电池板”）是为“嫦娥”系列探测器及其他空间飞行器提供能源的装置，如图所示。“电池板”通常装有“向日器”，有了“向日器”，“电池板”就像“向日葵”一样迎着太阳转动。某兴趣小组为了研究“影响太阳能电池产生电流大小的因素”，他们用材料相同、面积分别为S和S’的“电池板”进行实验，并改变“电池板”与光线的夹角，用电流表观察电流大小，实验过程如图所示。请根据实验现象及相关条件归纳得出初步结论。


①分析比较图（a）与（b）可得：                                            ；
②分析比较图（a）与（c）可得：                                          。
③根据实验结论可知，太阳能电池帆板安装“向日器”，是为了自动改变太阳能电池板的角度，尽量使________________________________________________________。