Question

太阳能是一种取之不尽、没有污染的能源．我国西部地区的沙漠面积大，太阳能资源丰富，如果在那里建造一个如图所示的太阳能发电厂，就能够为我市提供大量的“清洁”
能源．
（1）你认为将太阳能直接转化为电能的装置中的主要材料应是

 

材料．“科学设想”小组的同学上网查阅相关资料：该地区太阳光的平均日照强度为3.0×10⁶J/m²?h（日照强度是指每平方米面积上1h得到的太阳光能量）．该小组的同学设想：如果选定一块面积为10⁷m²的空地，在上面铺满如图所示的太阳能板用来发电，即使光电转化效率只有10%，一年平均
光照时间为2000h，则每年可产生多少电能？能节约多少吨煤炭？（_q煤=3.0×10⁷J/kg，要求有计算过程）
（2）西部地区距离我市遥远，如果要将该太阳能发电厂产生的电能输送到我市，他们想到需要采用高压输电方式，请你说一说这样做的目的是

 

；
（3）除了高压输电的方式之外，你还能设想出一种比此方式更好的输电方式吗？

Answer 1

分析：根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类，容易导电的物体叫导体，如：人体、大地、各种金属、石墨、酸碱盐的溶液等；不容易导电的物体叫绝缘体，如：玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等；导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如：硅、锗等．
根据在每平方米的面积上平均日照强度为3.0×10⁶J/m²?h，平均光照时间为2000h，利用太阳光热效率，可以求面积为10⁷m²的面积上可以得到的电能．再利用燃料完全燃烧放热公式求可以节约煤的质量．
高压输电和超导输电可以减少电能损失．

解答：解：（1）太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是半导体．
（2）太阳光的平均日照强度为3.0×10⁶J/m²?h，面积为10⁷m²，平均光照时间为2000h，光电转化效率只有10%，则可得到地电能W=3.0×10⁶J/m²?h×2000h×10⁷m²×10%=6×10¹⁵J．
相当于节约的煤的质量：m=

W

q煤

=

6×1015J

3×107J/kg

=2×10⁸kg．
（3）高压输电方式可以减少电能在输电线路上的损失．
（4）除了高压输电的方式之外，超导输电和无线输电也能减少电能在输电线路上的损失．
故答案为：（1）半导体、（2）6×10¹⁵J、2×10⁸kg、（3）减少电能在输电线路上的损失、（4）超导输电和无线输电．

点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，涉及到太阳能的利用实例，可以提高学生开发太阳能的意识．