题目

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。 答案： 解：太阳能发电的缺点有：地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电；目前成本相对较高。 解：由 P=U2R 可得R1和R2的阻值分别为 R1=U2P1=(220V)2484W=100Ω R2=U2P2=(220V)22420W=20Ω 由题意可知，闭合所有开关后，R1､R2并联，电路的总电阻 R=R1R2R1+R2=100Ω×20Ω100Ω+20Ω=503Ω 电路消耗的总功率 P=U2R=(220V)2503Ω=2904W R1每分钟放出2.4×104J的热量，由 W=Q=Pt 可得R1消耗的实际功率 P1=Wt=Qt=2.4×104J60s=400W 则R2的实际功率 P2=P−P1=2904W−400W=2504W 答：R2的实际功率是2504W 解：已知垂直于太阳光的1m2面积上每1秒接收的太阳能为500J，则太阳光与水平面夹角为60°时，面积为4m2的太阳能电池板竖直放置在1分钟内接收到的太阳能 E太阳能=4×60s×500J×cos60°=6×104J 太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为20%，则通过该太阳能电池板获得的电能 W电能=20%E太阳能=20%×6×104J=1.2×104J 答：1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能是 1.2×104J 。

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