塔式光热发电
太阳能光热发电是指利用大规模阵列拋物或碟形镜面收来太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。按太阳能采集方式不同,主要分为塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式四种。其中,塔式太阳能光热发电以其在规模化、光电转化效率以及投资成本等多方面具有槽式、碟式以及线性菲涅耳式等难以媲美的综合优势,而具有更好的发展前景,目前各国都越来越关注塔式光热发电技术的发展和研究。
塔式系统主要由多台定日镜组成定日镜场,将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的高温接收器上,转换成热能后,传给工质升温,经过蓄热器,再输入热力发动机。驱动发电机发电。培式光热发电系统由聚光子系统,集热子系统,发电子系统,蓄热子系统,输助能源子系统五个子系统组成。其中,聚光子系统与集热子系统为其组成核心技术。太阳能接收器是塔式太阳能热发电集热系统的重要组成部分,是光热转换的关键部分。与另外三种光热发电方式相比,塔式太阳能热发电系统可通过熔盐储热,且具有聚光比和工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点。可实现高精度、大容量、连续发电,是最为理想的发电方式。
太阳能光热发电方式已成为近年来新能源领域开发应用的热点,各国都出台了相应的经济扶持和激励政策,全球总装机规模持续上升,呈现出一种蓬勃发展的景象。太阳能光热发电技术在未来的研发和应用电,将朝着“高参数、大容量、连续发电”这三个技术方面发展。塔式太阳能热发电可以采用熔岩储热,可以实现随时取用的功能,并且随着电站规模的扩大,成本能够进一步降低,是大型太阳能发电中前景最好的发电形式。
总得来说太阳能热发电技术将会向着低成本、大规模的塔式光热发电方向快速发展,将在人类未来的能源结构中占有举足轻重的地位。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)塔式光热发电系统由
(2)文中“塔式系统主要由多台定日镜组成定日镜场,将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的高温接收器上”,这句话用到了
(3)结合你的生活经历,列举出太阳能的
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为了满足人们对能源不断增长的需要,科学家们设想在空间建立太阳能电站来利用太阳能。这种空间太阳能电站建在地球同步轨道上,其工作过程如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能电池,通过它把太阳能转化成电能,再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站。
已知太阳能收集板长10km、宽5km,太阳光在它的表面处每平方米的功率为1.4×103W,太阳能电池的光电转化效率为10%,微波的频率为2.5×109Hz,空间太阳能电站向地面的输电效率可达80%。
(1)太阳发出的具大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的
(2)太阳能电站相对于地面接收站是
(3)试计算在输电过程中所使用的微波的波长。
月球太阳能电站
“嫦娥一号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入,一些科学家预言:月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想,利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点,在月球上建设的大型太阳能电站,可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波,并通过天线将电能以微波的形式向地面发送,地面接收站通过天线把微波能还原成电能,如图甲所示,这样就解决了电能的输送问题。
我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。如图乙所示是太阳能电池板工作原理的示意图:当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时,会产生光电效应,从而使电路中产生电流。太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为1.5×104W,光电转化效率为18%。
请回答下列问题:
(1)太阳能是
(2)月球太阳能电站相对于月球表面是
(3)太阳能电池工作时的能量转化情况:
(4)在月球上一块接收面积为2m2的太阳能电池板,它的发电功率是
(5)若月球电站的总发电能力为6×109kW,利用微波传输电能的输电效率为80%。则地面接收站1h接收到的电能相当于完全燃烧
北斗三号全球卫星导航系统
我国北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗卫星,于2020年6月23日9时43分在西昌卫星发射中心点火升空,并圆满发射成功(如下图甲)!标志着北斗全球卫星导航系统从中国走向了全世界,可以为全球用户提供优质定位服务。北斗卫星导航系统的空间段主要由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。分布在绕地球高、中、低多个轨道运行,中轨道卫星离地面高度为约2万千米,主要是非静止轨道卫星运行,高轨道为地球同步卫星(静止轨道卫星),离地面约3.6万千米,该卫星运行轨道平面与赤道平面重合(如图乙),轨道周期和地球在惯性空间中的自转方向一致,周期也一致为24h。
(1)高轨道同步卫星相对地球是
(2)非静态卫星是按椭圆形绕地球运动的过程中,当卫星从近地点向远地点运行时动能
(3)“北斗”导航卫星向地面发射频率为1500MHz的电磁波,则该电磁波的波长为
(4)火箭中的燃料和氧化剂是液态的,它是通过既
(5)北斗三号全球卫星的两翼都安装了太阳能电池板,太阳能电池板是把太阳能直接转化成
(6)在卫星发射场地安装有风速测试仪,为了测定风速的大小,现有如下四个图的装置,图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动。现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向上移动,且风速增大时电压表的示数增大。以下四个图中符合要求的是
A.B.C.D.
如图所示,风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板,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,供路灯照明使用.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.最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
风力发电机 | 太阳能电池板 | ||
最小启动风速 | 1.0m/s | 电池板的面积 | 0.5m2 |
最小充电风速 | 2.0m/s | 光电转化效率 | 16% |
最大限制风速 | 12.0m/s | ||
最大输出功率 | 400W |
A.二次能源 B.可再生能源 C.不可再生能源
(2)风力发电机是根据
(3)已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比,若风力发电机的输出功率为50 W,此时风速为
(4)当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1 000 W时,太阳能电池板的输出功率为
(5)请你从能源利用和环境保护两个方面谈谈大力开发和推广使用太阳能的意义
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温,以满足人们日常生活的需要。太阳能热水器通常安装在建筑物顶部,通过上下水管与各个家庭的水龙头相连。图甲所示,每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成,双层玻璃管之间是真空的,保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。如图乙所示是玻璃吸热管的工作原理图,它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似。
(1)当太阳光照射到黑色的吸热层上时,会通过
(2)相比于燃气热水器,使用太阳能热水器的优点有
(3)使用太阳能热水器时,只要打开与其相连的水龙头,水就会以一定的速度流出,水的动能由
(4)如果热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%,在与阳光垂直的地球表面每平方米得到的太阳辐射功率约为1400W。如果将120L的水从20℃加热到70℃,需要阳光照射5h,那么集热器上需要接收到的太阳能为
小军是一个航天迷,收集了很多神舟飞船方面的信息。对神舟十三号载人飞船就收集到如下信息:
2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火升空。约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。
2021年11月7日18时51分,航天员翟志刚成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门,截至20时28分,航天员翟志刚、王亚平身着中国新一代“飞天”舱外航天服,先后从天和核心舱节点舱成功出舱。
2021年12月9日15时40分,“天宫课堂”第一课开始,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站进行太空授课。
小军根据收集到的信息提出了下列问题:
(1)火箭发射后,火箭相对于飞船是
(2)航天员出舱后看到了地球是因为地球
(3)航天员出舱后和在地球时的质量相比是
(4)航天员出舱后感觉周围一片寂静是因为
(5)图中是航天员在飞船中讲课时的情景,航天员前面的是水球。根据看到的现象,航天员通过水球所成的像是
盲区
我们把视线不能到达的区域叫做盲区,当然,根据光路可逆原理,我们很容易理解盲区内的“物体”此时也看不见我们的道理。如图甲,小轿车司机由于视线被遮挡,无法判断大客车与路灯立柱之间有什么物体.所以,我们要时刻提高“小心盲区中突然冲出车辆”的警惕性。
在繁忙的十字路口,即便信号灯泡允许行人通行,行人安全仍然可能受到转弯车辆的威胁,大型车辆转弯时,前、后车轮的运动轨迹不同,这就是所谓“内轮差”(如图乙所示)。行人、电动自行车司机不大注意大型车辆转弯时的内轮差,大型车辆的驾驶员看反光镜时同样存在视线盲区,所以挨着大型车辆侧面行动的人,车很容易被剐蹭。
交警提醒,如果在路口遇到大货车,一定要与其保持距离,信号灯是绿灯时,不要抢超正在转弯的大货车,更不要在红灯时超越斑马线.提前预见可能发生的后果,才是合格的交通参与者。
请根根据上述材料,回答下列问题:
(1)文中“反光镜”就是我们说的后视镜,司机可用它观察一定范围内的物体,利用了光的
(2)请你从光学角度分析一下图丙中小轿车司机盲区产生的原因
(3)如何避免盲区造成交通事故?请你利用所学的物理知识,给出一条建议
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15千米的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施(如图甲所示),这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式产热电站。光热电站的镜场面积约140多万平方米,1万多面巨大的定日镜在计算机的精确控制下,能如同向日葵一样随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到260米高的吸热塔的吸热器上。在北半球的正午,太阳光由南往北倾斜照射,位于吸热塔北面的定日镜,阳光的入射角极小,定日镜的面积可以全部作为有效面积反射阳光。而位于吸热塔南面的定日镜,阳光的入射角很大,反射阳光的有效面积大大缩小了。
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是最关键的核心部位,吸热器内部有多个平行排列的吸热管组成的管屏,它将定日镜所捕捉到的太阳光直接转化为可以高效利用的内能,将能量存储在液态熔盐中,为汽轮发电机组提供所需的热源。
(1)太阳能光热电站利用平面镜
(2)请结合图乙完成太阳能光热发电的能量转化流程图
(3)熔盐储热是利用高温熔化状态下的无机盐把能量储存起来,当熔盐温度