太阳能是一个巨大的能源．据估计.人类每年消费的能量仅相当于太阳在20min内投射到地球上的能量．太阳的能量来源于太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应． (1)写出这个核反应方程: ． (2)写出这一核反应释放出能量的表达式: ． (3)太阳光与电能直接转换的基本原理是利用光电效应将太阳辐射能直接转换为� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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太阳能是一个巨大的能源．据估计，人类每年消费的能量仅相当于太阳在20min内投射到地球上的能量．太阳的能量来源于太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应．

(1)写出这个核反应方程：________．

(2)写出这一核反应释放出能量的表达式：________．

(3)太阳光与电能直接转换的基本原理是利用光电效应将太阳辐射能直接转换为电能．下图是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．

①在图上标出电源正、负极和电流表的正负接线柱；

②入射光照射在________极上(填A或B)．

答案：见详解
解析：

(1)4₁¹H→₂⁴He＋2_－₁⁰e

(2)ΔE＝Δmc²＝(4m_p－ma－2m_e)c²

(3)①正电源为左正右负，电流表为上正下负　　②B

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如图14-3-3所示是20世纪90年代初期，科学家发明的一种设立在太空的一个太阳能卫星电站，它可一天24 h发电，且不受天气、昼夜、气候的影响，它用太阳能收集板收集到太阳能，再通过微波发射机将能量换成微波传送到地面接收站，地面接收站再把微波能还原成电能.卫星电站最佳位置是1 100 km的赤道上空，太阳能收集板的硅片每片面积为4 cm上标2，可提供电能50 MW，巨大的收集板电池面积为5 000 km上标2，其发电功率是多少？

图14-3-3

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20世纪80年代初，科学家发现了硅太阳能电池。1991年8月，世界各国的太阳能专家在巴黎集会，专门讲座了太空太阳能电站问题。这种太空太阳能电站建在地球同步轨道的一个固定位置上，向地球上固定区域供电，其发电及传输示意图如图甲所示。在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，通过光电能转换把太阳能变成电能，再经微波转换器将直流电转换成微波，并通过天线将电能以微波形式向地面发送。地面接收站通过整流天线把微波能还原成电能。微波的定向性很好，但对飞鸟是致命的，可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让鸟通过，预计在21世纪初地球上空将升起卫星电站。(已知地球半径为6 400 km，重力加速度g=9.8 m/s²)

(1)每片太阳能电池的硅片面积为4 cm²，可提供电能50 mW。巨大的太阳能收集板电池列阵面积为5 000 km²，其发电功率为多少?

(2)利用微波传输电能，实现了“无缆输电”，输电效率可达80%，微波输电采用的频率为2 450 MHz，试计算它的波长，及到达地面接收站时的功率。

(3)试计算本题中所述的太空太阳能电站离地面的高度H。

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图14-3-3

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1991年8月，世界各国太阳能专家聚集巴黎，专门讨论了太空太阳能电站问题，这种空间电站的设想是将太空站建在与地球同步轨道的一个固定位置上，向地球上的固定区域供电，其发电原理如图所示．在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过光电转换把太阳能转变成电能，再经微波转换器将电流转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向地面发送，地面接收站通过天线把微波能还原成电能．
(1)如果太阳能电池的硅片面积为4 m²，可提供电功率为50 kW，巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5 000 km²，其发电能力是多少千瓦？
(2)利用微波传输电能，输电效率可达80%，试计算到达地面接收站时的功率实际是多少千瓦？
(3)一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×10⁴J，若其效率为15%，那么表面积为2m²的太阳灶的功率为多少？

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