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九年级物理解答题一般
题目
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,地面接收站通过天线把微波能还原成电能.
(1)(1)如果太阳能电池的硅片面积为4m24m^{2},可提供电功率为50kW50kW,巨大的太阳能收集板系统的总面积可达5000km25000km^{2},其发电功率是多少千瓦?
(2)(2)利用微波传输电能,输电效率可达80%80\%,试计算到达地面接收站时的功率实际是多少千瓦?
(3)(3)如果一个太阳灶每平方米平均每分钟吸收太阳能8.4×104J8.4\times 10^{4}J,其效率为15%15\%,那么表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出能量的功率为多少?
知识点：波速、波长和频率的关系章节：第15章 怎样传递信息——通信技术简介 / 15.1 电磁波

答案与解析

答案

（1）发电功率：
P=50kW4m2×5×109m2=6.25×1010kWP=\frac{50kW}{4{m}^{2}}\times 5\times 10^{9}m^{2}=6.25\times 10^{10}kW；
(2)(2)已知输电效率可达80%80\%，到达地面接收站时的功率实际是：
P实=ηP=80%×6.25×1010kW=5×1010kWP_{实}=\eta P=80\%\times 6.25\times 10^{10}kW=5\times 10^{10}kW；
(3)(3)表面积为2m22m^{2}的太阳灶每分钟吸收太阳能：
E=8.4×104J/m2×2m2=1.68×105JE=8.4\times 10^{4}J/m^{2}\times 2m^{2}=1.68\times 10^{5}J，
表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出的能量：
E有=η\’E=15%×1.68×105J=2.52×104JE_{有}=\eta \’E=15\%\times 1.68\times 10^{5}J=2.52\times 10^{4}J；
表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出能量的功率为：
P=E有t=2.52×104J60s=420WP=\frac{{E}_{有}}{t}=\frac{2.52×1{0}^{4}J}{60s}=420W。
答：（1）发电功率是6.25×1010kW6.25\times 10^{10}kW；
(2)(2)到达地面接收站时的功率实际是5×1010kW5\times 10^{10}kW；
(3)(3)表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出能量的功率为420W420W。

解析

（1）发电功率：
P=50kW4m2×5×109m2=6.25×1010kWP=\frac{50kW}{4{m}^{2}}\times 5\times 10^{9}m^{2}=6.25\times 10^{10}kW；
(2)(2)已知输电效率可达80%80\%，到达地面接收站时的功率实际是：
P实=ηP=80%×6.25×1010kW=5×1010kWP_{实}=\eta P=80\%\times 6.25\times 10^{10}kW=5\times 10^{10}kW；
(3)(3)表面积为2m22m^{2}的太阳灶每分钟吸收太阳能：
E=8.4×104J/m2×2m2=1.68×105JE=8.4\times 10^{4}J/m^{2}\times 2m^{2}=1.68\times 10^{5}J，
表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出的能量：
E有=η\’E=15%×1.68×105J=2.52×104JE_{有}=\eta \’E=15\%\times 1.68\times 10^{5}J=2.52\times 10^{4}J；
表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出能量的功率为：
P=E有t=2.52×104J60s=420WP=\frac{{E}_{有}}{t}=\frac{2.52×1{0}^{4}J}{60s}=420W。
答：（1）发电功率是6.25×1010kW6.25\times 10^{10}kW；
(2)(2)到达地面接收站时的功率实际是5×1010kW5\times 10^{10}kW；
(3)(3)表面积为2m22m^{2}的太阳灶输出能量的功率为420W420W。

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