2023-2024学年人教版九年级物理同步训练基础卷：22.3太阳能
一、选择题
1．（2023九上·浠水期中）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能电池板将太阳能转化为化学能
B．给蓄电池充电将电能转化为化学能
C．蓄电池给手机充电时，手机相当于电源
D．小风扇工作时将化学能转化为机械能
2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（ ）
A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能
3．（2023九上·青山月考）从能量转化的角度来看，以下效率的意义的说明不正确的是（ ）
A．某太阳能电池工作的效率是16％：太阳能电池产生的电能占接收到的太阳能的16%
B．某柴油机工作的效率是35％：做有用功的能量占柴油燃烧放出能量的35%
C．某电热水器工作的效率是87％：水吸收的内能占电热水器消耗电能的87％
D．某电动机工作的效率是83％：做有用功的能量占电动机消耗电能的83%
4．（2023九上·武汉月考）下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法正确的是（ ）
A．某太阳能电池工作的效率是，意义是该太阳能电池把的太阳能转化为电能
B．某电动机工作的效率是，意义是该电动机可以把的电能转化为机械能
C．某锂电池充电时的效率是，意义是该锂电池充电时可以把化学能转化为电能
D．某柴油机工作的效率是，意义是该柴油机把柴油燃烧时释放能量的转化为机械能
二、填空题
5．（2023九上·期末）河源市很多地方（比如正德中学）都安装有类似如图的太阳能路灯。表中是相关信息。
太阳能路灯说明 RE﹣TZ13 1、太阳能电池：40W 2、发光光源：高效节能灯 3、系统电压：12V 4、连续阴雨：3～5天 5、环境温度：﹣20℃～+70℃ 6、照明时间：12小时
（1）太阳能电池是一种光电转换装置，白天工作时太阳能转化为电能，但白天路灯不亮并不消耗电能，而是贮存在蓄电池中，贮存过程中，是 能转化为 能，这种路灯的优点是 。
（2）按照上面的参数进行计算，路灯工作时电流是 A，照明12小时消耗电能 kW h．假设我们学校需要安装这种路灯100盏，每天照明12小时，一度电按一元计算，一年能省 元。
6．（2023九上·期末）从能量转化的观点来看，太阳能电池是把 能转化为 能的装置。电动机是把 能转化为 能。
7．（2024九上·福建期末）太阳能、水能、天然气、地热能、风能、潮汐能中，属于不可再生能源的是 。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。
8．（2023九上·长沙月考）家住长沙县乡村的李老师在自家房子的屋顶上安装了一组太阳能电池板，电池板既能发电又能防屋顶漏水，夏季光照充足发电量大时，还能将剩余的电能并入电网。太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能电池板工作时将太阳能转化为 能，其转化效率为10%，若能量总量的阶段来看，能量是 的。
9．（2023九上·岑溪月考） 太阳能LED 照明路灯， LED 是一种发光二极管，它是由 材料制成的，太阳能电池可直接将太阳能转化为 能。
10．（2023·西安模拟）如图为我国首座潮光互补型光伏电站——浙江温岭潮光互补智能电站，已实现全容量并网发电。这也是我国首次将太阳能和月亮潮汐能互补开发的创新应用，利用太阳能电池板、发电机来获得电能。潮汐能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板将太阳能转化为 能。
11．（2023九上·上海市期中）
（1）太阳系是一个完美无比的整体，它的核心就是太阳。我们的家园是地球，离地球最近的一颗恒星是 。太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有 （选填“极大多数”、“部分”、“少数”或“极少数”）到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源；
（2）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而做匀速直线运动，离我们越远的星体，背离我们匀速直线运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，己由天文观察测定。请你从“运动和力”的关系分析星体做匀速直线运动的原因是 ；由上述天文观测结果，可估算宇宙年龄（即星体运动的时间）其计算式为T= 。
三、实验探究题
12．（2022·陕西模拟）某小组的同学研究水受到太阳照射时升温的情况，对水温上升快慢的影响因素进行了猜想。
猜想1：太阳光照时间
猜想2：水量的多少
猜想3：水受到的光照面积（简称受光面积）
（1）关于猜想1小明同学认为借助 （填“功率”或“效率”）的概念可以判断猜想1是错误的；
（2）在研究猜想2时，小明利用图甲所示的装置，分别在玻璃水槽中装入不同质量的水，发现在相同的照射时间中，水质量越大，水温变化越慢，这样的操作过程 （选填“合理”或“不合理”），理由是 ；
（3）为研究猜想3，小明准备了三个侧面大小相同而厚度稍有不同的透明玻璃水槽（有盖，忽略水微弱形变带来的受光面积变化），在水槽A中装满水使光垂直照射在透明玻璃水槽的表面，同学们记录了A水槽中水温随照射时间的变化情况，如下表所示：
t/min 0 2 4 6 8
ΔT/℃ 0 3.0 4.8 5.6 5.9
①请在图乙中描点作出t-ΔT图像；
②为进行对比，小明应在水槽 （选填B、C）中装入水，再进行实验；
③小明发现经过一段时间后，水温趋于稳定；小明了解到，水接受太阳辐射的同时，也在对周围环境放热；已知水的受光面积为S，此时太阳光单位面积辐射功率为P1，水每侧单位面积（研究中忽略薄水槽较小的侧、底面积）对周边的散热功率为P2；则利用给定的字母写出水温稳定时，水对太阳能的吸收效率为 ；
（4）你对水吸收太阳能的升温快慢的影响因素还有什么猜想： 。
13．（2022·成都模拟）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息．其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．求：
太阳照射时间（h） 装水量（kg） 吸热板面积 （m2） 水升高的温度 （℃） 水的比热容J/（kg·℃） 太阳辐射功率J/（m2·h）
10 100 2.5 50 4.2×103 1.68×106
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
四、计算题
14．（2024九上·东昌府期末）图是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长，宽，排水量，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 ，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力随时间的变化关系如图甲所示，船的运动速度随时间的变化关系如图乙所示。取求：
（1）满载时太阳能船受到的浮力；
（2）第到第内牵引力做的功；
（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率。
15．（2022九上·隆回期中）已知某太阳能热水器在冬季有效日照时间内，能将初温8℃，质量100kg的水加热到38℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）在此过程中，水吸收了多少热量？
（2）若此期间太阳辐射到热水器的热量为6.3×107J，则该热水器的效率是多少？
16．（2022九上·龙岗月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能，热水器平均每小时平均接收4.2×106J的太阳能。在5小时的有效照射时间内，将热水器中100kg、初温为20℃的水升高到60℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量；[水的比热4.2×103J/(kg ℃)]
（2）热水器在这5小时内的效率；（提示：太阳能热水器的效率是指水吸收的热量与这段时间内接收到的太阳能E之比）
（3）若改用天然气来加热这些水，需要完全燃烧多少体积的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收）
17．（2022九上·重庆月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，热水器每平方米每小时平均接收的太阳能，如图是面积为的热水器，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为、初温为20℃的水温度升高到40℃。[水的比热容]求：
（1）热水器中的水吸收的热量；
（2）热水器这5小时的加热效率；（水吸收与热水器获得太阳能的比值）
（3）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值，煤气燃烧放出的热量的50%被水吸收）。
五、科普阅读题
18．（2023·怀集模拟）阅读短文，回答问题。
光伏发电
我国光伏发电总量位居世界第一。光伏发电使用的太阳能电池板是利用半导体的光电效应将光能直接转化为电能。
太阳能电池板输出的是直流电，不能够直接被居民使用，需用逆变器将直流电转换为交流电，用不完的电可以通过并网光伏发电系统输送到异地。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统，其结构如图乙所示。
该系统包括太阳能电池板阵列、DC/DC连接器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池板阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。
（1）太阳能电池板是利用半导体的 效应发电的半导体器件。
（2）太阳能电池板输出的是直流电，需要利用逆变器转换成频率为 Hz的交流电才能被我国居民使用。（已知交流电的频率在数值上等于电流变化周期的倒数，图丙为逆变器两端电压随时间变化的图象）
（3）若太阳能电池的光电转化效率是12%，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能 J，合 kW h。
（4）请用自己的话简单描述并网发电系统的灵活性： 。
六、综合题
19．（2023·龙岗模拟） 路灯给我们夜晚的生活带来方便，风、光互补路灯兼具了风力发电，太阳能发电的优势。它同时安装了风力发电。和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能该路灯采用灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积。
太阳能电池板 蓄电池
电池板的面积 蓄电池容量
光电转化效率 额定电压
（1）能源的种类繁多，人们从不同的角度对能源进行了分类，太阳能和风能都属于 能源选填“二次”、“可再生”或“不可再生”；
（2）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为 能，再转化成 能储存在蓄电池内，此时蓄电池相当于电路中的 选填“电源”或“用电器”；
（3）利用风力发电时，实际上是利用到了 现象，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与 有关；
（4）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为时，太阳能电池板的输出功率为 ；
（5）该蓄电池充满电后储存的能量为 。
20．（2023·东莞模拟）阅读下列短文，回答问题。
“天宫号”空间站中国空间站又称“天宫号”空间站，是继国际空间站之后的又一个空间实验室系统，分为天和号核心舱、问天号实验舱及梦天号实验舱三段空间舱，整体呈T字构型，提供三个对接口，支持载人飞船、货运飞船及其他来访航天器的对接和停靠。天和核心舱居中，既是空间站的管理和控制中心，也是航天员生活的主要场所。中国空间站轨道高度为千米，绕地的飞行速度大约，每96分钟可绕地球转一圈，“天宫空间站”使用的是目前世界上最先进的柔性砷化钾太阳能电池翼，它不仅薄如蝉翼，还不受太空恶劣环境影响，光电转化率超过，空间站的供电能力达到100kW以上。
2021年4月29日，搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空，2022年7月24日，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，并于7月25日与天和核心舱成功对接。10月，中国空间站第2个实验舱段一一梦天实验舱发射，11月1号对接成功，至此空间站“T”字基本构型在轨组装完成。
2022年12月2日晚，神舟十四号、神舟十五号航天员乘组进行在轨交接仪式，两个乘组移交了中国空间站的钥匙，6名航天员分别在确认书上签字，中国空间站正式开启长期有人驻留模式。
（1）“天宫空间站”从远地点运行到近地点的过程中，重力势能 ，动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）北京飞控中心与“天宫空间站”之间通过 传递音像信息和各种飞控指令；
（3）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能来自于太阳内的 （选填“核裂变”或“核聚变”）；
（4）空间站“T”字基本构型组装完成后，天宫号在轨飞行过程中，以天和号核心舱为参照物，问天号实验舱及梦天号实验舱的速度是 m/s；
（5）太阳能电池板能为天宫空间站提供电能。若太阳能电池板的总电功率为P，将光能转化为电能的效率为η，接收太阳光的面积为S，由此推测在时间t内，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳能E= （用P、η、S、t等已知量写出表达式）。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池板将太阳能转化为电能，故A错误。
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能，B正确。
C.蓄电池给手机充电时，手机相当于用电器，故C错误。
D.小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误。
【分析】本题考查的是电能、太阳能的转化及利用，通常会结合能源开发和环境保护考查，需要记忆，常见的太能电池板、蓄电池充、放电时能的转化。
2．【答案】D
【知识点】太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】解：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．
故选D．
【分析】太阳能电池板将太阳能转化为电能，小电扇将电能转化为的机械能．
3．【答案】B
【知识点】热机的效率；能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池工作的效率是16％，指电池产生的电能占接收到的太阳能的16%，A不符合题意；
B.某柴油机工作的效率是35％：柴油完全燃烧放出能量的35%转化为机械能，B符合题意；
C.某电热水器工作的效率是87％：水吸收的内能占电热水器消耗电能的87％，C不符合题意；
D.某电动机工作的效率是83％：电动机消耗电能的83%做有用功，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】能量的利用率指转化的有用部分，与总能量中的比值。
4．【答案】A
【知识点】热机的效率；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池工作的效率是16％，指电池产生的电能占接收到的太阳能的16%，A不符合题意；
B.某电动机工作的效率是83％：电动机消耗电能的83%做有用功，转化为机械能，B符合题意；
C.某锂电池充电效率99％：是锂电池充电时，将99％的电能转化为化学能，C不符合题意；
D.某柴油机工作的效率是35％：柴油完全燃烧放出能量的35%做有用功，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】能量的利用率指转化的有用部分，与总能量的比值。
5．【答案】（1）电；化学；太阳能清洁、无污染、取之不尽
（2）3.33；0.48；17520
【知识点】太阳能及其利用与转化；电功的计算；电功率的计算
【解析】【解答】（1）太阳能电池白天工作时，太阳能转化为电能，在蓄电池中贮存电能时，电能转化为化学能；太阳能的优点有：清洁、无污染、取之不尽；
（2）计算路灯工作时电流是，计算12小时消耗电能W=Pt=0.04kW×12h=0.48kW·h；计算100盏灯，每天照明12小时，一年能省费用为0.48kW·h×100×365×1元/kW·h=17520元。
【分析】（1）向蓄电池储存电能时，电能转化为化学能；太阳能具有环保、清洁、可再生等优点；
（2）根据，计算电流，利用W=Pt，计算消耗电能的多少。
6．【答案】太阳；电；电；机械
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】从能量转化的观点来看，太阳能电池消耗太阳能，得到电能，把太阳能能转化为电能；电动机消耗电能，把电能转化为机械能。
【分析】根据消耗的能量和得到的能量，判断能量的转化。
7．【答案】天然气；聚变
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】不可再生资源为化石能源，天然气属于化石能源为不可再生能源；太阳内部法神核聚变释放核能。
【分析】不可再生能源为短期不能再生能源，一般为化石能源，包括煤炭、石油、天然气等，太阳通过核聚变释放核能，核电站通过核裂变释放核能。
8．【答案】电；守恒
【知识点】能量守恒；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】太阳能电池板工作时，消耗太阳能，获得电能，太阳能转化为电能，能量在转移和转化时，能量总量是保持不变的，因为能量是守恒的。
【分析】太阳能电池板将太阳能转化为电能；能量的转移和转化中，是守恒的。
9．【答案】半导体；电
【知识点】太阳能及其利用与转化；半导体特点及作用
【解析】【解答】LED是一种发光二极管，具有单向导电性，是由半导体材料制成的，太阳能电池可得到电能，是将太阳能转化为电能。
【分析】发光二极管是半导体材料；太阳能电池将太阳能转化为电能。
10．【答案】可再生；电
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】潮汐能可以在短时间重新反复获得，属于可再生能源；太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置。
【分析】根据能源可重复获得的时间周期长短，判断是否是可再生资源；根据太阳能电池板的工作原理是消耗太阳能，转换为电能，得到第二空答案。
11．【答案】（1）太阳；极少数
（2）运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动；
【知识点】太阳能的相关计算；牛顿第一定律
【解析】【解答】（1）离地球最近的一颗恒星是太阳，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有极少数到达地球
（2）太空没有空气，运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动，因为v=Hr，设时间为T，r=vT，解得
【分析】（1）离我们最近的一颗恒星是照耀着整个太阳系的太阳 ，太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，但其中有极少数到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源，是地球生物的能量之源
（2）不同的星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr；假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，则有：r=vT；联立求解可得到时间 。
12．【答案】（1）效率
（2）不合理；没有控制受光面积相等
（3）；C；
（4）光照的角度、光照的强度
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）功率是指做功的快慢，单位时间内做功越多，功率越大。效率指有效转化的能量占总能量的比重，与做功的总量及做功时间的长短没有直接关系。光热的转化效率越高，则单位时间内，水吸热越多，水升温越快，因此，根据效率的概念可知，水升温快慢与光照时间的长短没有关系，猜想1是错误的。
（2）探究水量的多少对水升温快慢的影响时，根据控制变量法，应控制水的受光面积相同，改变水量的大小，小明在做实验时，没有控制受光面积相同，受光面积的不同也有可能影响水温升高的快慢，因此，这样的操作过程不合理。
（3）①在坐标系中描出时间和温度对应点，用光滑的曲线连接起来，如图所示
②为了对比明显，应选择侧面厚度相差较大的水槽进行实验，因此，应选水槽C。
③水槽接收到的太阳能为P1S，水槽两面向周边散失的热量为2P2S，则水对太阳能的吸收效率为
（4）对水吸收太阳能的升温快慢的影响因素还可能有光照的角度、光照的强度等。
【分析】（1）效率是指单位时间内完成的工作量。
（2）做实验时，要控制无关的变量一致，不同的受热面积会影响水温升高的快慢。
（3）用数学描点法，描出时间和温度的对应点，用光滑的曲线连接起来。为了对比明显，应选择侧面厚度相差较大的水槽进行实验。水槽接收到的太阳能为P1S，水槽两面向周边的散失的热量为2P2S，则可求出水对太阳能的吸收效率。
（4）根据生活经验做出猜想。
13．【答案】（1）解：水吸收的热量(有用能量)：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J
答：水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）解：天然气完全燃烧需放出热量：Q放=Q吸=2.1×107J，由Q放=Vq得需要天然气的体积：V===0.25m3
答：如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；
（3）解：10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)：Q总=1.68×106J/(m2 h)×2.5m2×10h=4.2×107J
太阳能热水器的能量转化效率：η=×100%=×100%=50%
答：该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）由表中数据，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）。
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，即Q放=Q吸，再利用Q放=Vq求需要完全燃烧多少天然气。
（3）由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能，据此求出10h吸收的太阳能（总能量），再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率。
14．【答案】（1）满载时太阳能船受到的浮力：
（2）第到第内，由图甲可知牵引力，由图乙可知船匀速行驶的速度，
由可得，船行驶的距离：
，
第到第内牵引力做的功：
；
（3）解：由题可知，太阳能电池板接收太阳能的功率为，
则第到第的运动过程中，太阳能电池板接收到的太阳能：
，
则太阳能船的效率：
【知识点】太阳能的相关计算；速度公式及其应用；浮力大小的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据阿基米德原理，利用F浮=G排=mg，计算浮力的大小；
（2）利用s=vt计算路程；根据W=Fs，计算拉力做功多少；
（3）根据E=Pt，计算接收到的太阳能，根据，计算太阳能的效率。
15．【答案】（1）解：水吸收的热量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(38℃﹣8℃)=1.26×107J
答：在此过程中，水吸收了1.26×107J的热量；
（2）解：该热水器的效率是
答：该热水器的效率是20%。
【知识点】热量的计算；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；
（2）根据物体吸收的热量和总热的比值， 计算热效率。
16．【答案】（1）解：热水器中的水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg ℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J
答：热水器中的水吸收的热量为1.68×107J；
（2）解：热水器5h时内接收到的太阳能为E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J
则热水器的效率为
答：热水器在这5小时内的效率为80%；
（3）解：假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q吸=1.68×107J
由Q放=Vq可得完全燃烧天然气的体积为
答：需要完全燃烧0.42m3的天然气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（2）根据物体吸收的热量和总的太阳能的比值，计算热效率；
（3）根据燃料放出的总热和燃料的热值的比值，计算燃料的体积。
17．【答案】（1）解：由题意可得，热水器中的水吸收的热量为Q吸=cm(t1-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(40℃-20℃)=8.4×106J
答：热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；
（2）解：因为热水器的面积为5m2，而热水器每平方米每小时平均接收8.4×105J的太阳能，所以热水器5小时能释放的热量为Q放=8.4×105J/(m2·h)×5m2×5h=2.1×107J
所以热水器的加热效率为
答：热水器这5小时的加热效率为40%；
（3）解：根据 可得，煤气需要释放的热量为
又因为煤气的热值为4.2×107J/kg，根据公式Q放=mq可得，需要完全燃烧煤气的质量为
答：若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.4千克的煤气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）利用物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（2）根据放热速度和时间、面积，计算总热；利用吸收的热量和总热的比值， 计算热效率；
（3）根据热量和热效率的比值， 计算燃料放出的燃料，结合燃料的热值，计算消耗燃料的质量。
18．【答案】（1）光电
（2）50
（3）3.6×1011；1×105
（4）既可以向电网输电，也可以向电网借电
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）太阳能电池板是利用半导体的光电效应发电的；
（2）太阳能电池板输出的是直流电，而我国家庭电路中使用的是频率为50Hz的交流电，需要利用逆变器转换成频率为50Hz的交流电才能被我国居民使用；
（3）若太阳能电池的光电转化效率是12%，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能W=6×109J/m2×500m2×12%=3.6×1011J=1×105kW h；
（4）并网发电系统的灵活性是既可以向电网输电，也可以向电网借电。
【分析】（1）太阳能电池板利用半导体发电；
（2）我国家庭电路中使用的是频率为50Hz的交流电；
（3）根据太阳能的辐射量和面积的乘积计算转化的电能；
（4）并网发电系统的灵活性是既可以向电网输电，也可以向电网借电。
19．【答案】（1）可再生
（2）电；化学；用电器
（3）电磁感应；线圈转动速度
（4）80
（5）
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）太阳能和风能都属于一次能源，也是可再生能源，取之不尽用之不竭。
（2）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为电能，然后再转化为化学能储存在蓄电池里，此时蓄电池相当于用电器。
（3）发电机的原理是电磁感应，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与线圈转动速度有关，转动越快，切割磁感线越快，产生的感应电流越多。
（4）根据题意可以列出求输出功率的公式P=snη=0.5m2×1000w/m2×16%=80w
（5）该蓄电池充满电后储存的能量为W=UIt=12V×150A×3600S=6.48×106J
【分析】（1）太阳能和风能都属于可再生能源。
（2）太阳能电池是将太阳能转化为电能，然后再转化为化学能储存起来。
（3）发电机的原理是电磁感应。
（4）由题意可以列出式子求出输出功率。
（5）利用电能公式可以求出电能大小。
20．【答案】（1）变小；变大
（2）电磁波
（3）可再生；核聚变
（4）0
（5）
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；核聚变；太阳能的相关计算；参照物及其选择；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】（1）“天宫空间站”从远地点到近地点时，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大；
（2）“天宫空间站”与地面联系，经过了真空环境，电磁波可以在真空中传播，通过电磁波传递音像信息和各种飞控指令；
（3）太阳能在短时间可获得，属于可再生能源，太阳能来自于太阳内的核聚变释放能量；
（4）空间站组装完成后，以天和号核心舱为参照物，问天号实验舱及梦天号实验舱间，都没有位置变化，是相对静止的，相对速度是0m/s；
（5）根据太阳能电池板的总电功率为P和时间t，计算转化的电能W=Pt，根据光电能的效率为η，计算光能为，，每平方米面积上接收的太阳能为。
【分析】（1）质量一定时，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大；
（2）空间站利用电磁波传递信息；
（3）太阳能是可再生资源；通过太阳能内部的核聚变释放能量；
（4）物体间没有位置变化时，是相对静止的，相对速度为零；
（5）根据功率和时间，利用W=Pt计算电能；结合效率和面积，根据，计算太阳能。
1 / 12023-2024学年人教版九年级物理同步训练基础卷：22.3太阳能
一、选择题
1．（2023九上·浠水期中）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能电池板将太阳能转化为化学能
B．给蓄电池充电将电能转化为化学能
C．蓄电池给手机充电时，手机相当于电源
D．小风扇工作时将化学能转化为机械能
【答案】B
【知识点】太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池板将太阳能转化为电能，故A错误。
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能，B正确。
C.蓄电池给手机充电时，手机相当于用电器，故C错误。
D.小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误。
【分析】本题考查的是电能、太阳能的转化及利用，通常会结合能源开发和环境保护考查，需要记忆，常见的太能电池板、蓄电池充、放电时能的转化。
2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（ ）
A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能
【答案】D
【知识点】太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】解：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．
故选D．
【分析】太阳能电池板将太阳能转化为电能，小电扇将电能转化为的机械能．
3．（2023九上·青山月考）从能量转化的角度来看，以下效率的意义的说明不正确的是（ ）
A．某太阳能电池工作的效率是16％：太阳能电池产生的电能占接收到的太阳能的16%
B．某柴油机工作的效率是35％：做有用功的能量占柴油燃烧放出能量的35%
C．某电热水器工作的效率是87％：水吸收的内能占电热水器消耗电能的87％
D．某电动机工作的效率是83％：做有用功的能量占电动机消耗电能的83%
【答案】B
【知识点】热机的效率；能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池工作的效率是16％，指电池产生的电能占接收到的太阳能的16%，A不符合题意；
B.某柴油机工作的效率是35％：柴油完全燃烧放出能量的35%转化为机械能，B符合题意；
C.某电热水器工作的效率是87％：水吸收的内能占电热水器消耗电能的87％，C不符合题意；
D.某电动机工作的效率是83％：电动机消耗电能的83%做有用功，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】能量的利用率指转化的有用部分，与总能量中的比值。
4．（2023九上·武汉月考）下列从能量转化的角度阐释的效率的意义，说法正确的是（ ）
A．某太阳能电池工作的效率是，意义是该太阳能电池把的太阳能转化为电能
B．某电动机工作的效率是，意义是该电动机可以把的电能转化为机械能
C．某锂电池充电时的效率是，意义是该锂电池充电时可以把化学能转化为电能
D．某柴油机工作的效率是，意义是该柴油机把柴油燃烧时释放能量的转化为机械能
【答案】A
【知识点】热机的效率；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】A.太阳能电池工作的效率是16％，指电池产生的电能占接收到的太阳能的16%，A不符合题意；
B.某电动机工作的效率是83％：电动机消耗电能的83%做有用功，转化为机械能，B符合题意；
C.某锂电池充电效率99％：是锂电池充电时，将99％的电能转化为化学能，C不符合题意；
D.某柴油机工作的效率是35％：柴油完全燃烧放出能量的35%做有用功，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】能量的利用率指转化的有用部分，与总能量的比值。
二、填空题
5．（2023九上·期末）河源市很多地方（比如正德中学）都安装有类似如图的太阳能路灯。表中是相关信息。
太阳能路灯说明 RE﹣TZ13 1、太阳能电池：40W 2、发光光源：高效节能灯 3、系统电压：12V 4、连续阴雨：3～5天 5、环境温度：﹣20℃～+70℃ 6、照明时间：12小时
（1）太阳能电池是一种光电转换装置，白天工作时太阳能转化为电能，但白天路灯不亮并不消耗电能，而是贮存在蓄电池中，贮存过程中，是 能转化为 能，这种路灯的优点是 。
（2）按照上面的参数进行计算，路灯工作时电流是 A，照明12小时消耗电能 kW h．假设我们学校需要安装这种路灯100盏，每天照明12小时，一度电按一元计算，一年能省 元。
【答案】（1）电；化学；太阳能清洁、无污染、取之不尽
（2）3.33；0.48；17520
【知识点】太阳能及其利用与转化；电功的计算；电功率的计算
【解析】【解答】（1）太阳能电池白天工作时，太阳能转化为电能，在蓄电池中贮存电能时，电能转化为化学能；太阳能的优点有：清洁、无污染、取之不尽；
（2）计算路灯工作时电流是，计算12小时消耗电能W=Pt=0.04kW×12h=0.48kW·h；计算100盏灯，每天照明12小时，一年能省费用为0.48kW·h×100×365×1元/kW·h=17520元。
【分析】（1）向蓄电池储存电能时，电能转化为化学能；太阳能具有环保、清洁、可再生等优点；
（2）根据，计算电流，利用W=Pt，计算消耗电能的多少。
6．（2023九上·期末）从能量转化的观点来看，太阳能电池是把 能转化为 能的装置。电动机是把 能转化为 能。
【答案】太阳；电；电；机械
【知识点】能量的转化或转移；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】从能量转化的观点来看，太阳能电池消耗太阳能，得到电能，把太阳能能转化为电能；电动机消耗电能，把电能转化为机械能。
【分析】根据消耗的能量和得到的能量，判断能量的转化。
7．（2024九上·福建期末）太阳能、水能、天然气、地热能、风能、潮汐能中，属于不可再生能源的是 。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。
【答案】天然气；聚变
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】不可再生资源为化石能源，天然气属于化石能源为不可再生能源；太阳内部法神核聚变释放核能。
【分析】不可再生能源为短期不能再生能源，一般为化石能源，包括煤炭、石油、天然气等，太阳通过核聚变释放核能，核电站通过核裂变释放核能。
8．（2023九上·长沙月考）家住长沙县乡村的李老师在自家房子的屋顶上安装了一组太阳能电池板，电池板既能发电又能防屋顶漏水，夏季光照充足发电量大时，还能将剩余的电能并入电网。太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能电池板工作时将太阳能转化为 能，其转化效率为10%，若能量总量的阶段来看，能量是 的。
【答案】电；守恒
【知识点】能量守恒；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】太阳能电池板工作时，消耗太阳能，获得电能，太阳能转化为电能，能量在转移和转化时，能量总量是保持不变的，因为能量是守恒的。
【分析】太阳能电池板将太阳能转化为电能；能量的转移和转化中，是守恒的。
9．（2023九上·岑溪月考） 太阳能LED 照明路灯， LED 是一种发光二极管，它是由 材料制成的，太阳能电池可直接将太阳能转化为 能。
【答案】半导体；电
【知识点】太阳能及其利用与转化；半导体特点及作用
【解析】【解答】LED是一种发光二极管，具有单向导电性，是由半导体材料制成的，太阳能电池可得到电能，是将太阳能转化为电能。
【分析】发光二极管是半导体材料；太阳能电池将太阳能转化为电能。
10．（2023·西安模拟）如图为我国首座潮光互补型光伏电站——浙江温岭潮光互补智能电站，已实现全容量并网发电。这也是我国首次将太阳能和月亮潮汐能互补开发的创新应用，利用太阳能电池板、发电机来获得电能。潮汐能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板将太阳能转化为 能。
【答案】可再生；电
【知识点】能源及其分类；太阳能及其利用与转化
【解析】【解答】潮汐能可以在短时间重新反复获得，属于可再生能源；太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置。
【分析】根据能源可重复获得的时间周期长短，判断是否是可再生资源；根据太阳能电池板的工作原理是消耗太阳能，转换为电能，得到第二空答案。
11．（2023九上·上海市期中）
（1）太阳系是一个完美无比的整体，它的核心就是太阳。我们的家园是地球，离地球最近的一颗恒星是 。太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有 （选填“极大多数”、“部分”、“少数”或“极少数”）到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源；
（2）天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而做匀速直线运动，离我们越远的星体，背离我们匀速直线运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，己由天文观察测定。请你从“运动和力”的关系分析星体做匀速直线运动的原因是 ；由上述天文观测结果，可估算宇宙年龄（即星体运动的时间）其计算式为T= 。
【答案】（1）太阳；极少数
（2）运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动；
【知识点】太阳能的相关计算；牛顿第一定律
【解析】【解答】（1）离地球最近的一颗恒星是太阳，它向太空稳定地辐射出光和热，其中有极少数到达地球
（2）太空没有空气，运动的星体不受阻力和外力作用，由牛顿第一定律可知其将一直做匀速直线运动，因为v=Hr，设时间为T，r=vT，解得
【分析】（1）离我们最近的一颗恒星是照耀着整个太阳系的太阳 ，太阳是一个极其巨大的、炽热的气体球，在那里不断释放氢核聚变产生的核能，它向太空稳定地辐射出光和热，但其中有极少数到达地球，成为地球上最基本、最重要的能量来源，是地球生物的能量之源
（2）不同的星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=Hr；假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，则有：r=vT；联立求解可得到时间 。
三、实验探究题
12．（2022·陕西模拟）某小组的同学研究水受到太阳照射时升温的情况，对水温上升快慢的影响因素进行了猜想。
猜想1：太阳光照时间
猜想2：水量的多少
猜想3：水受到的光照面积（简称受光面积）
（1）关于猜想1小明同学认为借助 （填“功率”或“效率”）的概念可以判断猜想1是错误的；
（2）在研究猜想2时，小明利用图甲所示的装置，分别在玻璃水槽中装入不同质量的水，发现在相同的照射时间中，水质量越大，水温变化越慢，这样的操作过程 （选填“合理”或“不合理”），理由是 ；
（3）为研究猜想3，小明准备了三个侧面大小相同而厚度稍有不同的透明玻璃水槽（有盖，忽略水微弱形变带来的受光面积变化），在水槽A中装满水使光垂直照射在透明玻璃水槽的表面，同学们记录了A水槽中水温随照射时间的变化情况，如下表所示：
t/min 0 2 4 6 8
ΔT/℃ 0 3.0 4.8 5.6 5.9
①请在图乙中描点作出t-ΔT图像；
②为进行对比，小明应在水槽 （选填B、C）中装入水，再进行实验；
③小明发现经过一段时间后，水温趋于稳定；小明了解到，水接受太阳辐射的同时，也在对周围环境放热；已知水的受光面积为S，此时太阳光单位面积辐射功率为P1，水每侧单位面积（研究中忽略薄水槽较小的侧、底面积）对周边的散热功率为P2；则利用给定的字母写出水温稳定时，水对太阳能的吸收效率为 ；
（4）你对水吸收太阳能的升温快慢的影响因素还有什么猜想： 。
【答案】（1）效率
（2）不合理；没有控制受光面积相等
（3）；C；
（4）光照的角度、光照的强度
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）功率是指做功的快慢，单位时间内做功越多，功率越大。效率指有效转化的能量占总能量的比重，与做功的总量及做功时间的长短没有直接关系。光热的转化效率越高，则单位时间内，水吸热越多，水升温越快，因此，根据效率的概念可知，水升温快慢与光照时间的长短没有关系，猜想1是错误的。
（2）探究水量的多少对水升温快慢的影响时，根据控制变量法，应控制水的受光面积相同，改变水量的大小，小明在做实验时，没有控制受光面积相同，受光面积的不同也有可能影响水温升高的快慢，因此，这样的操作过程不合理。
（3）①在坐标系中描出时间和温度对应点，用光滑的曲线连接起来，如图所示
②为了对比明显，应选择侧面厚度相差较大的水槽进行实验，因此，应选水槽C。
③水槽接收到的太阳能为P1S，水槽两面向周边散失的热量为2P2S，则水对太阳能的吸收效率为
（4）对水吸收太阳能的升温快慢的影响因素还可能有光照的角度、光照的强度等。
【分析】（1）效率是指单位时间内完成的工作量。
（2）做实验时，要控制无关的变量一致，不同的受热面积会影响水温升高的快慢。
（3）用数学描点法，描出时间和温度的对应点，用光滑的曲线连接起来。为了对比明显，应选择侧面厚度相差较大的水槽进行实验。水槽接收到的太阳能为P1S，水槽两面向周边的散失的热量为2P2S，则可求出水对太阳能的吸收效率。
（4）根据生活经验做出猜想。
13．（2022·成都模拟）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息．其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能．求：
太阳照射时间（h） 装水量（kg） 吸热板面积 （m2） 水升高的温度 （℃） 水的比热容J/（kg·℃） 太阳辐射功率J/（m2·h）
10 100 2.5 50 4.2×103 1.68×106
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率．
【答案】（1）解：水吸收的热量(有用能量)：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J
答：水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）解：天然气完全燃烧需放出热量：Q放=Q吸=2.1×107J，由Q放=Vq得需要天然气的体积：V===0.25m3
答：如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；
（3）解：10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)：Q总=1.68×106J/(m2 h)×2.5m2×10h=4.2×107J
太阳能热水器的能量转化效率：η=×100%=×100%=50%
答：该太阳能热水器的能量转化效率为50%．
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）由表中数据，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）。
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，即Q放=Q吸，再利用Q放=Vq求需要完全燃烧多少天然气。
（3）由太阳辐射功率知道1h内投射到1m2面积上的太阳能，据此求出10h吸收的太阳能（总能量），再利用效率公式求太阳能热水器的能量转化效率。
四、计算题
14．（2024九上·东昌府期末）图是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长，宽，排水量，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 ，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力随时间的变化关系如图甲所示，船的运动速度随时间的变化关系如图乙所示。取求：
（1）满载时太阳能船受到的浮力；
（2）第到第内牵引力做的功；
（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率。
【答案】（1）满载时太阳能船受到的浮力：
（2）第到第内，由图甲可知牵引力，由图乙可知船匀速行驶的速度，
由可得，船行驶的距离：
，
第到第内牵引力做的功：
；
（3）解：由题可知，太阳能电池板接收太阳能的功率为，
则第到第的运动过程中，太阳能电池板接收到的太阳能：
，
则太阳能船的效率：
【知识点】太阳能的相关计算；速度公式及其应用；浮力大小的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据阿基米德原理，利用F浮=G排=mg，计算浮力的大小；
（2）利用s=vt计算路程；根据W=Fs，计算拉力做功多少；
（3）根据E=Pt，计算接收到的太阳能，根据，计算太阳能的效率。
15．（2022九上·隆回期中）已知某太阳能热水器在冬季有效日照时间内，能将初温8℃，质量100kg的水加热到38℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），求：
（1）在此过程中，水吸收了多少热量？
（2）若此期间太阳辐射到热水器的热量为6.3×107J，则该热水器的效率是多少？
【答案】（1）解：水吸收的热量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(38℃﹣8℃)=1.26×107J
答：在此过程中，水吸收了1.26×107J的热量；
（2）解：该热水器的效率是
答：该热水器的效率是20%。
【知识点】热量的计算；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；
（2）根据物体吸收的热量和总热的比值， 计算热效率。
16．（2022九上·龙岗月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能，热水器平均每小时平均接收4.2×106J的太阳能。在5小时的有效照射时间内，将热水器中100kg、初温为20℃的水升高到60℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量；[水的比热4.2×103J/(kg ℃)]
（2）热水器在这5小时内的效率；（提示：太阳能热水器的效率是指水吸收的热量与这段时间内接收到的太阳能E之比）
（3）若改用天然气来加热这些水，需要完全燃烧多少体积的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收）
【答案】（1）解：热水器中的水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg ℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J
答：热水器中的水吸收的热量为1.68×107J；
（2）解：热水器5h时内接收到的太阳能为E=4.2×106J/h×5h=2.1×107J
则热水器的效率为
答：热水器在这5小时内的效率为80%；
（3）解：假设天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q吸=1.68×107J
由Q放=Vq可得完全燃烧天然气的体积为
答：需要完全燃烧0.42m3的天然气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（2）根据物体吸收的热量和总的太阳能的比值，计算热效率；
（3）根据燃料放出的总热和燃料的热值的比值，计算燃料的体积。
17．（2022九上·重庆月考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备，热水器每平方米每小时平均接收的太阳能，如图是面积为的热水器，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为、初温为20℃的水温度升高到40℃。[水的比热容]求：
（1）热水器中的水吸收的热量；
（2）热水器这5小时的加热效率；（水吸收与热水器获得太阳能的比值）
（3）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值，煤气燃烧放出的热量的50%被水吸收）。
【答案】（1）解：由题意可得，热水器中的水吸收的热量为Q吸=cm(t1-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(40℃-20℃)=8.4×106J
答：热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；
（2）解：因为热水器的面积为5m2，而热水器每平方米每小时平均接收8.4×105J的太阳能，所以热水器5小时能释放的热量为Q放=8.4×105J/(m2·h)×5m2×5h=2.1×107J
所以热水器的加热效率为
答：热水器这5小时的加热效率为40%；
（3）解：根据 可得，煤气需要释放的热量为
又因为煤气的热值为4.2×107J/kg，根据公式Q放=mq可得，需要完全燃烧煤气的质量为
答：若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧0.4千克的煤气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；太阳能的相关计算
【解析】【分析】（1）利用物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量；
（2）根据放热速度和时间、面积，计算总热；利用吸收的热量和总热的比值， 计算热效率；
（3）根据热量和热效率的比值， 计算燃料放出的燃料，结合燃料的热值，计算消耗燃料的质量。
五、科普阅读题
18．（2023·怀集模拟）阅读短文，回答问题。
光伏发电
我国光伏发电总量位居世界第一。光伏发电使用的太阳能电池板是利用半导体的光电效应将光能直接转化为电能。
太阳能电池板输出的是直流电，不能够直接被居民使用，需用逆变器将直流电转换为交流电，用不完的电可以通过并网光伏发电系统输送到异地。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网光伏发电系统，其结构如图乙所示。
该系统包括太阳能电池板阵列、DC/DC连接器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件。这种发电系统的灵活性在于，在日照较强时，光伏发电系统在给交流负载供电的同时将多余的电能送入电网；而当日照不足，即太阳能电池板阵列不能为负载提供足够电能时，又可从电网索取电能为负载供电。
（1）太阳能电池板是利用半导体的 效应发电的半导体器件。
（2）太阳能电池板输出的是直流电，需要利用逆变器转换成频率为 Hz的交流电才能被我国居民使用。（已知交流电的频率在数值上等于电流变化周期的倒数，图丙为逆变器两端电压随时间变化的图象）
（3）若太阳能电池的光电转化效率是12%，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能 J，合 kW h。
（4）请用自己的话简单描述并网发电系统的灵活性： 。
【答案】（1）光电
（2）50
（3）3.6×1011；1×105
（4）既可以向电网输电，也可以向电网借电
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）太阳能电池板是利用半导体的光电效应发电的；
（2）太阳能电池板输出的是直流电，而我国家庭电路中使用的是频率为50Hz的交流电，需要利用逆变器转换成频率为50Hz的交流电才能被我国居民使用；
（3）若太阳能电池的光电转化效率是12%，某地的年太阳辐射量为6×109J/m2，500m2的太阳能电池板方阵每年转化生成电能W=6×109J/m2×500m2×12%=3.6×1011J=1×105kW h；
（4）并网发电系统的灵活性是既可以向电网输电，也可以向电网借电。
【分析】（1）太阳能电池板利用半导体发电；
（2）我国家庭电路中使用的是频率为50Hz的交流电；
（3）根据太阳能的辐射量和面积的乘积计算转化的电能；
（4）并网发电系统的灵活性是既可以向电网输电，也可以向电网借电。
六、综合题
19．（2023·龙岗模拟） 路灯给我们夜晚的生活带来方便，风、光互补路灯兼具了风力发电，太阳能发电的优势。它同时安装了风力发电。和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能该路灯采用灯照明。下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积。
太阳能电池板 蓄电池
电池板的面积 蓄电池容量
光电转化效率 额定电压
（1）能源的种类繁多，人们从不同的角度对能源进行了分类，太阳能和风能都属于 能源选填“二次”、“可再生”或“不可再生”；
（2）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为 能，再转化成 能储存在蓄电池内，此时蓄电池相当于电路中的 选填“电源”或“用电器”；
（3）利用风力发电时，实际上是利用到了 现象，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与 有关；
（4）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为时，太阳能电池板的输出功率为 ；
（5）该蓄电池充满电后储存的能量为 。
【答案】（1）可再生
（2）电；化学；用电器
（3）电磁感应；线圈转动速度
（4）80
（5）
【知识点】太阳能及其利用与转化；太阳能的相关计算
【解析】【解答】（1）太阳能和风能都属于一次能源，也是可再生能源，取之不尽用之不竭。
（2）白天太阳能电池板把接收到的太阳能转化为电能，然后再转化为化学能储存在蓄电池里，此时蓄电池相当于用电器。
（3）发电机的原理是电磁感应，产生的电流大小除了与内部磁铁磁性强弱有关，还与线圈转动速度有关，转动越快，切割磁感线越快，产生的感应电流越多。
（4）根据题意可以列出求输出功率的公式P=snη=0.5m2×1000w/m2×16%=80w
（5）该蓄电池充满电后储存的能量为W=UIt=12V×150A×3600S=6.48×106J
【分析】（1）太阳能和风能都属于可再生能源。
（2）太阳能电池是将太阳能转化为电能，然后再转化为化学能储存起来。
（3）发电机的原理是电磁感应。
（4）由题意可以列出式子求出输出功率。
（5）利用电能公式可以求出电能大小。
20．（2023·东莞模拟）阅读下列短文，回答问题。
“天宫号”空间站中国空间站又称“天宫号”空间站，是继国际空间站之后的又一个空间实验室系统，分为天和号核心舱、问天号实验舱及梦天号实验舱三段空间舱，整体呈T字构型，提供三个对接口，支持载人飞船、货运飞船及其他来访航天器的对接和停靠。天和核心舱居中，既是空间站的管理和控制中心，也是航天员生活的主要场所。中国空间站轨道高度为千米，绕地的飞行速度大约，每96分钟可绕地球转一圈，“天宫空间站”使用的是目前世界上最先进的柔性砷化钾太阳能电池翼，它不仅薄如蝉翼，还不受太空恶劣环境影响，光电转化率超过，空间站的供电能力达到100kW以上。
2021年4月29日，搭载中国空间站天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空，2022年7月24日，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，并于7月25日与天和核心舱成功对接。10月，中国空间站第2个实验舱段一一梦天实验舱发射，11月1号对接成功，至此空间站“T”字基本构型在轨组装完成。
2022年12月2日晚，神舟十四号、神舟十五号航天员乘组进行在轨交接仪式，两个乘组移交了中国空间站的钥匙，6名航天员分别在确认书上签字，中国空间站正式开启长期有人驻留模式。
（1）“天宫空间站”从远地点运行到近地点的过程中，重力势能 ，动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）北京飞控中心与“天宫空间站”之间通过 传递音像信息和各种飞控指令；
（3）太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，太阳能来自于太阳内的 （选填“核裂变”或“核聚变”）；
（4）空间站“T”字基本构型组装完成后，天宫号在轨飞行过程中，以天和号核心舱为参照物，问天号实验舱及梦天号实验舱的速度是 m/s；
（5）太阳能电池板能为天宫空间站提供电能。若太阳能电池板的总电功率为P，将光能转化为电能的效率为η，接收太阳光的面积为S，由此推测在时间t内，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳能E= （用P、η、S、t等已知量写出表达式）。
【答案】（1）变小；变大
（2）电磁波
（3）可再生；核聚变
（4）0
（5）
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；核聚变；太阳能的相关计算；参照物及其选择；电磁波在日常生活中的应用
【解析】【解答】（1）“天宫空间站”从远地点到近地点时，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大；
（2）“天宫空间站”与地面联系，经过了真空环境，电磁波可以在真空中传播，通过电磁波传递音像信息和各种飞控指令；
（3）太阳能在短时间可获得，属于可再生能源，太阳能来自于太阳内的核聚变释放能量；
（4）空间站组装完成后，以天和号核心舱为参照物，问天号实验舱及梦天号实验舱间，都没有位置变化，是相对静止的，相对速度是0m/s；
（5）根据太阳能电池板的总电功率为P和时间t，计算转化的电能W=Pt，根据光电能的效率为η，计算光能为，，每平方米面积上接收的太阳能为。
【分析】（1）质量一定时，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大；
（2）空间站利用电磁波传递信息；
（3）太阳能是可再生资源；通过太阳能内部的核聚变释放能量；
（4）物体间没有位置变化时，是相对静止的，相对速度为零；
（5）根据功率和时间，利用W=Pt计算电能；结合效率和面积，根据，计算太阳能。
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