Question

【題目】1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而提供給電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為，正對太陽能產(chǎn)生的電壓，并對車上的電動(dòng)機(jī)提供的電流，電動(dòng)機(jī)的直流電阻為，而太陽光照射到地面處時(shí)單位面積上的輻射功率為.

(1)太陽光的能量實(shí)際上是由質(zhì)子所參與的一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的，即在太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地進(jìn)行著熱核反應(yīng)，4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?/span>1個(gè)氨核（）寫出核反應(yīng)方程；

(2)該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率是多少？

(3)若質(zhì)子、氨核、正電子的靜止質(zhì)量分別為，，，則的質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應(yīng)所釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)該車的輸出機(jī)械功，能夠維持該車行駛的時(shí)間是多少？

(4)已知太陽每秒釋放的能量為，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？若太陽質(zhì)量減少萬分之三，熱核反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，計(jì)算太陽能存在多少年？（太陽的質(zhì)量為，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)；(4)年

【解析】

(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，其核反應(yīng)方程為：

(2)太陽光照射到地面處時(shí)單位面積上的輻射功率為，則面積為的功率為：

而太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上的電動(dòng)機(jī)提供10A的電流，則獲得的功率為：

因此車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率為：

(3)由核反應(yīng)方程可知：

而根據(jù)能量守恒，則有：

代入數(shù)據(jù)，解得：

(4)太陽每秒釋放的能量為，則太陽每秒減小的質(zhì)量為：

代入數(shù)據(jù)解得：

太陽的質(zhì)量為，因此太陽還能存在的時(shí)間為：

年