解题方法
1 . 我们可以认为光是由一个个能量粒子组成的。组成光束的每个能量粒子所拥有的能量可近似为
。太阳可以均匀地向四周辐射光能量，已知太阳辐射的总功率为
，太阳到地球的距离为
，太阳射向地球的能量在传到地面过程中由于云层反射和大气吸收，大约有
的能量损耗。现有一太阳能热水器，其收集正射阳光的面积恒为
，将太阳辐射能转化为水的热能的效率为
。假设此热水器的进水温度和室温均为
。该热水器的热量损失功率成正比于热水器内水温与室温之差，当热水器出水口关闭时，经过长时间照射后，热水器内水温可以达到
。已知水的比热容
，水的密度为
，计算过程中
取3，结果保留2位有效数字。可能用的数学公式有：圆的面积
，球的表面积
，球的体积
，其中
为圆或球的半径。求：
（1）单位时间传到该太阳能热水器收集板上太阳光能量粒子的个数
；
（2）该热水器单位（内外）温差的热量损失功率为多少？
（3）当热水器以
流量出水，经过一段时间，其稳定的出水温度为多少摄氏度？
。太阳可以均匀地向四周辐射光能量，已知太阳辐射的总功率为，太阳到地球的距离为，太阳射向地球的能量在传到地面过程中由于云层反射和大气吸收，大约有的能量损耗。现有一太阳能热水器，其收集正射阳光的面积恒为，将太阳辐射能转化为水的热能的效率为。假设此热水器的进水温度和室温均为。该热水器的热量损失功率成正比于热水器内水温与室温之差，当热水器出水口关闭时，经过长时间照射后，热水器内水温可以达到。已知水的比热容，水的密度为，计算过程中取3，结果保留2位有效数字。可能用的数学公式有：圆的面积，球的表面积，球的体积，其中为圆或球的半径。求：（1）单位时间传到该太阳能热水器收集板上太阳光能量粒子的个数
；（2）该热水器单位（内外）温差的热量损失功率为多少？
（3）当热水器以
流量出水，经过一段时间，其稳定的出水温度为多少摄氏度？
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2023·全国·模拟预测
解题方法
2 . 为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。
（1）太阳能是_________ 能源（填“可再生”或“不可再生”）。太阳的巨大能量来自于太阳内部的_________ 反应；
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量________ ？与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电_________ ？【不计电热水器的热量损失，c水＝4.2×103J／（kg·℃）】
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式________ 。（用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据）
（1）太阳能是
（2）小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18℃，下午放学时看到显示的水温为78℃，则热水器中的水吸收了多少热量
（3）该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90％的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率η的表达式
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名校
解题方法
3 . 阅读短文，回答问题
太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源，太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线.太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料；太阳能电池有很多优点，如使用寿命长，保养费用极低；但缺点是效率低，理论上最高效率η1只有
，制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵．我市交通道路上使用了风光互补LED路灯，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示.
（1）太阳是人类的“能源之母”.下列地球上的能源中，来自太阳的是( )
A．地热能 B．潮汐能 C. 煤、石油、天然气 D．核能
（2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于( )
A 导体 B 半导体 C 绝缘体 D 超导体
（3）一套风光互补路灯中两只LED灯并联连接，灯上标有“12V 36W”字样，两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为_______ A；
（4）这套LED路灯与一只300W的传统路灯发光亮度相同，那么用400套风光互补路灯替换传统路灯，每天正常工作10小时可节约电能_______ 
；
（5）某一家庭年耗电1500kW·h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P1=
，按
年
天，每天5h光照计算，同时配有高效蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是_______ 
；若太阳能辐射的总功率为P0，且太阳光在穿透太空及地球大气层达到地面的途中有η2的能量损耗，（已知球面面积为4πr2，r为球半径），则太阳到地球的距离D= ________ 。（用物理量的符号表示）
太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源，太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线.太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料；太阳能电池有很多优点，如使用寿命长，保养费用极低；但缺点是效率低，理论上最高效率η1只有
，制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵．我市交通道路上使用了风光互补LED路灯，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示.（1）太阳是人类的“能源之母”.下列地球上的能源中，来自太阳的是
A．地热能 B．潮汐能 C. 煤、石油、天然气 D．核能
（2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于
A 导体 B 半导体 C 绝缘体 D 超导体
（3）一套风光互补路灯中两只LED灯并联连接，灯上标有“12V 36W”字样，两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为
（4）这套LED路灯与一只300W的传统路灯发光亮度相同，那么用400套风光互补路灯替换传统路灯，每天正常工作10小时可节约电能
；（5）某一家庭年耗电1500kW·h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P1=
，按年天，每天5h光照计算，同时配有高效蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是；若太阳能辐射的总功率为P0，且太阳光在穿透太空及地球大气层达到地面的途中有η2的能量损耗，（已知球面面积为4πr2，r为球半径），则太阳到地球的距离D=
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4 . 太阳能具有环保、可再生等优点；太阳能热水器深受广大用户的青睐，某品牌太阳能热水器，水容量为100L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×106J。若该热水器接收太阳能的有效面积为2m2，每天日照时间6h，这些太阳能使水温随日照时间变化的图像如图所示。【ρ水=1.0×103kg/m3；c水=4.2×103J/(kg∙℃)】求：
（1）装满水时，热水器中水的质量；
（2）一天内热水器中的水能吸收的热量；
（3）热水器的效率约为多少。
（1）装满水时，热水器中水的质量；
（2）一天内热水器中的水能吸收的热量；
（3）热水器的效率约为多少。
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2022-05-04更新
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1325次组卷
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4卷引用：广西南宁市宾阳县2021-2022学年九年级上学期期中考试物理试题
广西南宁市宾阳县2021-2022学年九年级上学期期中考试物理试题（已下线）【专题】2022-2023学年九年级物理上学期同步精品课堂（沪科版） 第十三章 内能与热机 13.4 热机效率和环境保护(练习)（已下线）【单元测试】2022-2023学年九年级物理全一册分层训练AB卷（人教版） 第14章 内能的利用（B卷·能力提升）江西省宜春市樟树中学（创新部）2022-2023学年九年级上学期第1次月考物理试题
2022·江苏南京·模拟预测
解题方法
5 . 有一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高，电池板相关参数如下表；
（1）太阳能电池板将光能转化为___________ 能储存在电池中；
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，需要消耗的电能为___________ J，这一能量需要完全燃烧___________ kg焦炭；（焦炭的热值q=3×107J/kg）
（3）白天太阳能电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为4kW的用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，则当天的日照时间为___________ h。
| 叶片面积 | 光电转换效率 | 充电效率 | 清洁功率 |
| 25m2 | 20% | 84% | 1kW |
（2）太阳能电池板晚间自动清洁一次需要1h，需要消耗的电能为
（3）白天太阳能电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，转化的电能直接供功率为4kW的用电器工作，多余的电能存储在电池中，晚上将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，则当天的日照时间为
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6 . 早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的_______ 倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量， 其单位是_______ ；
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2=_______ 时， 用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在_______ （选填“9”或“11”） 点钟左右，光伏功率最大。对于额定功率为 1kW的用电器，在13点～ 16点这段时间里，风光互补发的电 _______ （选填“能”或“不能”）满足其工作。
（1）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的
（2）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1，光伏功率为 P2，当 P1+P2=
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解题方法
7 . 如图是新农村建设中一道靓丽的风景———风光互补路灯。“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆各时同时发电，井日夜需能，某型号的该路灯额定功率为50W。试问∶_______ 能转化为电能。
（2）“幸福村” 安装了这种“风光互补路灯”100 盏，如果每天路灯正常工作10h，一个月（30 天）消耗的电能相当于完全燃烧多少______ 千克的天然气所放出的热量？（天然气的热值为6.4×107J/kg）
（3）若太阳能的辐射功率为800J/s·m2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），太阳能的光电转换效率为12.5%， 太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是多少______ ？
（4）若每个路灯上太阳能电池板的面积为0.8m2，每天有效日照时间8h，则每个路灯上太阳能电池板一天发电多少度______ ？
（5）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？______ （答出一点即可）
（2）“幸福村” 安装了这种“风光互补路灯”100 盏，如果每天路灯正常工作10h，一个月（30 天）消耗的电能相当于完全燃烧多少
（3）若太阳能的辐射功率为800J/s·m2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），太阳能的光电转换效率为12.5%， 太阳能电池板在1m2的面积上的平均输出功率是多少
（4）若每个路灯上太阳能电池板的面积为0.8m2，每天有效日照时间8h，则每个路灯上太阳能电池板一天发电多少度
（5）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？
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8 . 如图所示，是某高速出口的一排风光互补路灯，它成了一道靓丽的风景。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。为了节能该路灯采用LED灯照明。蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久。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，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。
(1)太阳能和风能是一种清洁的、______ （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)风力发电机是根据______ 原理发电的，利用风力发电时，是将风能转化为______ 。
(3)LED灯是利用______ （选填“导体”或“绝缘体”或“半导体”）材料制成。
(4)当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为______ W。
(5)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50W，此时风速为______ m/s。
(6)充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过______ h。
| 太阳能电池板 | 风力发电机 | 蓄电池 | LED灯 | ||||
| 电池板的总面积 | 0.5 | 最大限制风速 | 12.0m/s | 电池容量 | 150A·h | 额定电压 | 24V |
| 光电转化效率 | 20% | 最大输出功率 | 400W | 额定电压 | 12V | 额定功率 | 60W |
(2)风力发电机是根据
(3)LED灯是利用
(4)当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为
(5)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50W，此时风速为
(6)充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过
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2021-01-23更新
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624次组卷
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5卷引用：《十分钟同步课堂专练》2020-2021学年九年级物理全一册十分钟同步课堂专练（人教版） 第二十二章 能源与可持续发展 第3节 太阳能（基础练）
（已下线）《十分钟同步课堂专练》2020-2021学年九年级物理全一册十分钟同步课堂专练（人教版） 第二十二章 能源与可持续发展 第3节 太阳能（基础练）（已下线）【帮课堂】2022-2023学年九年级物理全一册同步精品讲义（人教版）第二十二章 能源与可持续发展 复习总结广东省佛山市高明区2020-2021学年九年级上学期期末教学质量检测物理试题广东省佛山市高明区2020-2021学年九年级上学期期末考试物理试题（已下线）【专题】2021年中考物理考前信息卷（深圳新中考专用） 卷03
解题方法
9 . 如图甲是风能、光能互补路灯。它是由太阳能电池板、小型风力发电机各自给24V蓄电池充电，LED（发光二极管）灯照明，照明灯由图乙所示装置控制通断。
(1)如表是亮度相当的两种灯的相关数据。要使该路灯总发光效果相当于500W白炽灯，它应由_____ 只LED灯 _____ 联而成。这种灯优点是 _____ （写出一点即可）；
(2)当风速为5m/s时，风力发电机的输出功率为40W，在这种风速下，持续光照10h，蓄电池的电能增加了5.76×106J，在这个过程中太阳能电池板发电的平均输出功率是_____ W；
(3)对于风光互补路灯上的风力发电机和太阳能电池板，下列说法正确的是_____ ；
A.当无风时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能
B.当夜晚气温为0℃时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能
C.白天，太阳能电池板产生的电能转化成化学能储存在蓄电池里
D.夜晚有风时，风力发电产生的电能储存在蓄电池里
(4)如图乙，R是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，Rx为定值电阻，它们和电磁继电器组成自动控制电路来控制电灯，白天灯熄，夜晚灯亮，请你用笔画线代替导线将图中元件组成完整电路。( )
(1)如表是亮度相当的两种灯的相关数据。要使该路灯总发光效果相当于500W白炽灯，它应由
| 一只LED灯 | 一只白炽灯 | |
| 额定电压 | 24V | 220V |
| 额定功率 | 12W | 100W |
(2)当风速为5m/s时，风力发电机的输出功率为40W，在这种风速下，持续光照10h，蓄电池的电能增加了5.76×106J，在这个过程中太阳能电池板发电的平均输出功率是
(3)对于风光互补路灯上的风力发电机和太阳能电池板，下列说法正确的是
A.当无风时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能
B.当夜晚气温为0℃时，风力发电机和太阳能电池板均没有内能
C.白天，太阳能电池板产生的电能转化成化学能储存在蓄电池里
D.夜晚有风时，风力发电产生的电能储存在蓄电池里
(4)如图乙，R是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，Rx为定值电阻，它们和电磁继电器组成自动控制电路来控制电灯，白天灯熄，夜晚灯亮，请你用笔画线代替导线将图中元件组成完整电路。
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10 . 某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。
(1)太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关S控制电路中所有用电器，开关S1控制热水壶的加热电阻R1（“220V 484W”），开关S2控制电暖气的加热电阻R2（“220V 2420W”）。闭合所有开关，R1､R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104J的热量，求R2的实际功率；（R1和R2的阻值不随温度变化）
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%。求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。
(1)太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处；
(2)小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关S控制电路中所有用电器，开关S1控制热水壶的加热电阻R1（“220V 484W”），开关S2控制电暖气的加热电阻R2（“220V 2420W”）。闭合所有开关，R1､R2同时工作，R1每分钟放出2.4×104J的热量，求R2的实际功率；（R1和R2的阻值不随温度变化）
(3)已知在一段时间内，垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，如图所示，太阳光与水平面夹角为60°，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%。求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。
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2020-07-21更新
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1096次组卷
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9卷引用：2020年山东省威海市中考物理试题
2020年山东省威海市中考物理试题（已下线）《十分钟同步课堂专练》2020-2021学年九年级物理全一册十分钟同步课堂专练（沪科版） 第二十章 能源、材料与社会 20.2 能源的开发和利用（基础练）（已下线）《十分钟同步课堂专练》2020-2021学年九年级物理全一册十分钟同步课堂专练（人教版） 第二十二章 能源与可持续发展 第3节 太阳能（重点练）（已下线）备战2021年中考物理考点微专题 考点21 电功、电功率与电热（考点）（已下线）《初中同步单元卷》 2020-2021学年九年级物理下册同步单元AB卷（苏科版） 第18章 能源与可持续发展单元测试卷（B卷提优篇）2021年河南省平顶山市中招第二次调研测试物理试题（已下线）【单元测试】2022-2023学年九年级物理全一册分层训练AB卷（人教版） 第五次阶段性测试（B卷·能力提升）2021年山东省青岛第一中学自主招生物理试题2024年山东省青岛滨海学校中考物理自招模拟题（一）
