Question

1．國際航空運輸協(xié)會希望能在2050年實現(xiàn)飛行器的碳排放量為零，瑞士“陽光動力號”太陽能飛機在這方面作出了大膽的嘗試．該飛機的機翼承載200m²的光伏電池面板，太陽輻射功率為1.68×10⁶J/（m²•h）（太陽輻射功率是指1h內(nèi)輻射到1m²面積上的太陽能），若電池面板產(chǎn)生的電壓U=500V，對飛機上的電動機提供I=40A的電流，請解答：
（1）若飛機每天接受光照的時間約為10h，光伏電池面板每天接受的太陽能E為多少焦？光伏電池面板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率是多少？
（2）用光伏電池面板每天接受的太陽能替代航空，每月（按30天）可節(jié)約的航空燃油多少千克？

Answer 1

分析 （1）知道太陽的輻射功率，根據(jù)W=Pt求出接收的太陽能；根據(jù)W=UIt求出產(chǎn)生的電能，再根據(jù)η=$\frac{{W}_{電}}{E}$求出轉(zhuǎn)化效率；
（2）求出一個月接收的太陽能，即為航空燃油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)Q=mq求出消耗燃油的質(zhì)量．

解答 解：
（1）每天接收的太陽能：
E=PSt=1.44×10⁶J/（m²•h）×200m²×10h=2.88×10⁹J，
每天產(chǎn)生的電能：
W_電=UIt=500V×40A×10×3600s=7.2×10⁸J，
太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{E}$×100%=$\frac{7.2×1{0}^{8}J}{2.88×1{0}^{9}J}$×100%=25%；
（2）每月航空燃油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=30E=30×2.88×10⁹J=8.64×10¹⁰J，
由Q=mq得：
節(jié)約航空燃油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.64×1{0}^{10}J}{4.32×1{0}^{7}J/kg}$=2000kg．
答：（1）光伏電池面板每天接受的太陽能E為2.88×10⁹J；
光伏電池面板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率是25%；
（2）可節(jié)約的航空燃油2000kg．

點評 此題主要考查的是學生對電能、熱值和功率計算公式的理解和掌握，弄清楚“太陽輻射功率”的物理意義是解決此題的關(guān)鍵．