太阳能及其利用与转化 知识点题库

2015年3月31日凌晨1时35分，世界上最大的太阳能飞机——“阳光动力2号”降落在重庆市江北机场．这架飞机的主要动力是依靠太阳能，不烧一滴油．飞机两翼上装有单晶硅薄膜太阳能电池，比较可靠，能量转化效率约23%，电能利用率达到90%以上，可为四台无刷直流电机提供动力，并在白天给锂电池充电，以满足夜间飞行的能源需求．飞机采用的聚合物锂电池是准固体电液的电池，比较轻．这架飞机比较先进地方还在于，机身整体结构80%是碳纤维，并且是蜂窝状的，不仅质量轻、强度高，而且保温效果比较好．碳纤维材料，还能用来作可穿戴设备的导电元件．穿上这种设备，遇到抢劫等紧急情况，轻按一下衣服上的按钮就能发出求救信号．如果把芯片插在手机里就能监测人体的血糖、血脂，今后还能监测早期癌症．

（1）太阳能电池工作时，是将 能转化为 ．

（2）机身使用碳纤维材料的优点是： 

（3）和燃油飞机相比，太阳能飞机的最大优点是 

利用太阳能发电的主要方式有两种：光﹣电转换和光﹣热﹣电转换．

光﹣电转换

光电转换的基本装置是太阳能电池，它的基本原理是光电效应：光照射到某些物质上引起物质的光电性质变化，也就是光能量转化为电能．这一原理是由德国物理学家赫兹首先发现的．当时，赫兹发现：两个锌质小球之一用紫外线照射，则在两个小球之间就非常容易跳过电火花．后来爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖．

光﹣热﹣电转换

即利用太阳辐射所产生的热能发电．一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电．如图所示，前一过程为光﹣热转换，后一过程为热﹣电转换．利用这一原理有些国家在沙漠地区建立了塔式太阳能热电站．

太阳能可以发电，并让灯泡发光．可是，白天有太阳，我们并不需要灯亮；而夜晚没有太阳我们需要灯亮．想一想，怎样实现将白天太阳的能量储存起来，供夜晚的灯发光呢？又怎样将太阳能发电站转化的大量能量储存起来，供夜间或阴雨天使用呢？如何破解太阳能的蓄能问题，让太阳能最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源呢？

实际生活中常见的太阳能路灯就是利用化学能的形式储存太阳能的．太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池再与电灯连接．白天有太阳能时，接通太阳能电池板与蓄电池电路，太阳能电池板转换成的电能再转换成蓄电池的化学能储存起来；夜晚，太阳能电池板与蓄电池电路断开，蓄电池与电灯电路接通，蓄电池储存的化学能再转换成电能为电灯供电．它的各电路的通断是由充放电控制器自动控制，蓄电池放在电线杆下面的地上．

（1）太阳能电池的基本原理是光电效应，爱因斯坦提出的 ，成功解释了光电效应．

（2）塔式太阳能发电系统中的“热﹣电转换”，经历的能量转换过程是： 

（1）请举例说明目前人们直接利用太阳能的两种方式；

（2）该太阳能游艇工作的实质是将太阳能最终转化成什么能？

太阳能电池

太阳能电池的工作原理：太阳能电池是由一块很薄的半导体片构成的，每平方厘米能产生30﹣35mA的电流，在实际应用中一般是将很多小的太阳能电池串联或并联起来，以获得较高电压或较大电流．

太阳能电池的特点：太阳能电池把光能转化为电能，有以下几方面的优势：

（1）安全，不产生废气和废物．

（2）简单易行，只要有日照的地方就可以安设装置．

（3）易于实现无人化和自动化，因为不含热能转化装置，不需要旋转机械和高温高压等条件．

（4）发电时不产生噪声．

请回答以下问题：

（1）太阳能电池的能量转化情况是 易于实现无人化和自动化的原因是 

（2）太阳能发电系统如图所示，为最大限度让太阳能电池板接受阳光，根据我国的地理位置（地处北半球），应将它的正面朝（选填“东”、“南”、“西”或“北”）．太阳能属于 （选填“可再生能源”或“不可再生能源”）．

如图，上海市的天空出现“三个太阳”和“倒挂的笑脸彩虹”的奇景．专家解释说，奇景是在太阳光射到高空半透明云层里柱状的冰晶，使太阳光发生 射，形成太阳的 （填“实”或“虚”）像．太阳能是来源于太阳内部发生的核 变，是 再生的能源．

如图所示，太阳能路灯的顶端是太阳能电池板，它白天向灯杆中的蓄电池充电，而夜晚则由蓄电池给路灯供电．下列关于太阳能路灯中能量转化的说法正确的是（　　）

​

如图所示是“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（　　）

太阳能飞机

    2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）开始首次环球飞行，途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源概念．“阳光动力”2号太阳能飞机翼展达到72米，比波音747﹣8型的翼展还要宽3.5米；机长22.4米，接近一个篮球场的长度；机高6.37米，相当于三层楼；而重量仅有2.3吨，跟一辆宝马760Li的重量相差无几．

    跟它巨大的尺寸相比，“阳光动力”2号的飞行性能数据可能会让你有种回到莱特兄弟时代的感觉．它的起飞速度只有35千米/小时，比博尔特奔跑的速度还要慢．巡航速度90千米/小时，最大速度不过140千米/小时，绝对是遵纪守法好司机的驾驶记录水平．

然而，“阳光动力”2号又是一架集合了当今材料、电子、结构、人机工程学最顶尖技术于一体的大号玩具．它的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17248片135微米厚的单晶硅薄膜太阳能电池，虽然23%的光电效率并不是世界上最高的，却是平衡了能效、强度和重量后的最优选择．

这些电池可以产生最大70千瓦的功率，这些电力可以输出给四台单台功率13.5千瓦的电动机，带动四扇4米直径的双叶螺旋桨，给飞机提供动力．整个推进系统的电力﹣动力转换效率高达94%．阳光充足时多余的电力还会向四个发动机吊舱中的锂聚合物电池组充电．这四组电池总重633千克，能量密度达到了260瓦时/千克，目前市面上电动汽车的电池能量密度水平还徘徊在200瓦时/千克．这些电池可以让“阳光动力”2号熬过漫长的黑夜，迎来新一天的阳光．

    由于要用尽可能少的能源飞更远的距离，整架飞机的空气动力学布局采取了有着超高升阻比的滑翔机外形．细长的机翼给结构和材料提出了严苛的要求．最终，机翼里布置了140根碳纤维肋条，外表的蒙皮则采用了一种全新开发的树脂薄膜材料，厚度仅有17微米．除了机翼肋骨，机身的大部分骨架和硬质外壳也都采用了碳纤维材料，某些碳纤维板材每平方米的重量仅有25克，是普通打印纸的三分之一．

请解答下列问题