【題目】請閱讀《太陽能電池》回答問題。

太陽能電池

太陽能電池是利用光電效應(yīng)制成的一種發(fā)電器件,普通的太陽能電池,大多是由兩種不同導(dǎo)電類型(電子型和空穴型)的半導(dǎo)體構(gòu)成的,如圖所示。所謂電子型半導(dǎo)體是以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體,也叫N型半導(dǎo)體。所謂空穴型半導(dǎo)體是以空穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體,也叫P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸時,便在交界面處即P-N結(jié)附近建立了內(nèi)電場。

當(dāng)太陽光照射在器件上時,半導(dǎo)體內(nèi)的原子由于獲得了光能而釋放了電子,這些電子在內(nèi)電場作用下移向器件的一端(所謂電場就是電荷所產(chǎn)生的一種客觀存在的看不見摸不著的特殊物質(zhì),同我們學(xué)過的特殊物質(zhì)“磁場”類似),使這一端呈現(xiàn)負極性。在器件的另一端,由于缺少電子,呈現(xiàn)出正極性。這樣就在器件內(nèi)形成一個與內(nèi)電場方向相反的電場即光生電場,也就是說在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生了光生電動勢(相當(dāng)于我們學(xué)過的電源電壓)。如果把器件的這兩端用導(dǎo)線連接起來,導(dǎo)線中便有電流產(chǎn)生。這就是太陽能電池的基本原理。

現(xiàn)在制成的太陽能電池有硅電池、砷化鎵電池、硫化鎘電池等多種,而以硅電池發(fā)展得最為成熟。光-電轉(zhuǎn)化效率是太陽能電池的一個關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo),所謂光-電轉(zhuǎn)化效率簡單的理解就是指太陽能電池將照射到它表面的光能轉(zhuǎn)化成電能的效率,可以用太陽能電池產(chǎn)生的電能除以太陽能電池接收到的太陽能計算,目前大量生產(chǎn)的硅電池,其光-電轉(zhuǎn)化效率一般為9%-15%.

太陽能電池對開發(fā)利用太陽能意義重大,在許多高技術(shù)領(lǐng)域它是一種清潔的方便的能源裝置。盡管目前太陽能電池的制造工藝還很復(fù)雜,成本很高,光-電轉(zhuǎn)化效率也普遍偏低等因素影響了它的推廣應(yīng)用,但是隨著技術(shù)的提高太陽能電池正越來越走近我們的日常生活。

請根據(jù)上述材料,回答下列問題:

(1)太陽能電池工作時將___________能轉(zhuǎn)化為電能。

(2)該文中劃線部分文本提到了“電場”這一概念,請類比我們學(xué)過的磁場基本性質(zhì):“磁場對放入其中的磁體有力的作用”,猜想并提出一條電場的性質(zhì)______。

(3)若北京地區(qū)地面的陽光強度A=1000W/m2即每平方米1秒鐘接收到的太陽能為1000J,請計算至少要多大受光面積的硅電池才能讓60WLED燈正常發(fā)光______寫出必要的計算過程

【答案】太陽 電場對放入其中的電荷有力的作用 0.4m2

【解析】

(1)太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;

(2)磁場對放入其中的磁體有力的作用,磁場雖然看不見,但真實存在;類似有:電場對放入其中的電荷有力的作用;

(3)由題知,硅電池的光-電轉(zhuǎn)化效率一般為9%-15%,假設(shè)光-電轉(zhuǎn)化效率η=15%,硅電池面積為S,在時間t內(nèi),P=60W的LED燈消耗的電能W=Pt,硅電池接收到的太陽能E=ASt,利用效率公式求硅電池的受光面積。

(1)太陽能電池工作時將太陽能轉(zhuǎn)化為電能;

(2)類似磁場的性質(zhì),根據(jù)題意可猜想電場的性質(zhì):電場對放入其中的電荷有力的作用;

(3)由題知,硅電池的光-電轉(zhuǎn)化效率一般為9%-15%,即最高轉(zhuǎn)化效率η=15%,硅電池面積為S,在時間t內(nèi), 60W的LED燈消耗的電能W=Pt,

硅電池接收到的太陽能E=ASt,

由效率公式得:

,

代入數(shù)據(jù)解得:

。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】有兩個阻值不同的定值電阻R1、R2,它們的電流隨電壓變化的I—U圖線如圖三所示.如果R1、R2串聯(lián)后的總電阻為R,并聯(lián)后的總電阻為R,則關(guān)于R、R的I—U圖線所在的區(qū)域,下列說法中正確的是(

A.R串在Ⅱ區(qū)域,R并在Ⅲ區(qū)域

B.R串在Ⅲ區(qū)域,R并在Ⅰ區(qū)域

C.R串在Ⅰ區(qū)域,R并在Ⅱ區(qū)域

D.R串在Ⅰ區(qū)域,R并在Ⅲ區(qū)域

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【題目】如圖所示,從甲地通過兩條輸電線向乙地用戶供電,若甲地電源電壓恒為U,輸電線的總電阻為r,當(dāng)乙地用戶用電時,下列說法正確的是(

A.用戶使用的用電器兩端電壓為U

B.輸電線上消耗的電功率為

C.當(dāng)用戶使用的用電器增多時,用電器兩端的電壓升高

D.當(dāng)用戶使用的用電器增多時,輸電線上因發(fā)熱而損失的功率增大

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【題目】小巖計劃用實驗的方法比較兩種金屬材料的導(dǎo)電性,他認(rèn)為導(dǎo)電性無法直接測量,所以他類比所學(xué)知識定義了一個物理量k來衡量金屬材料的導(dǎo)電性,k越大導(dǎo)電性越好。小巖選取橫截面積相同的AB兩種金屬絲進行實驗,分別測出了A、B金屬絲不同長度下對應(yīng)的電阻值,并依據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如圖所示的R-L圖象,橫軸表示金屬絲接入電路的長度,縱軸表示相應(yīng)長度下金屬絲的電阻阻值。其中圖像A金屬絲電阻隨接入電路長度變化的關(guān)系圖象,圖像B金屬絲電阻隨接入電路長度變化的關(guān)系圖象根據(jù)以上信息,下列說法正確的是

A. 此實驗中物理量k可以用相同長度金屬絲的阻值來表示

B. 此實驗中物理量k可以用相同阻值金屬絲的長度來表示

C. A金屬絲的導(dǎo)電性更好

D. B金屬絲的導(dǎo)電性更好

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【題目】測定小燈泡電阻的實驗中,所用器材有:電壓為3V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡符合實驗要求的滑動變阻器、已調(diào)零的電流表已調(diào)零的電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干。請按要求完成下列實驗內(nèi)容:

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將如圖甲的實物電路連接完整。

_____

(2)閉合開關(guān),滑動變阻器的滑片P移到某處,電壓表的示數(shù)如圖乙所示,電壓表的示數(shù)為___________V。若使小燈泡正常發(fā)光,應(yīng)將滑片P_________選填”)移動。

(3)移動滑片P,記錄多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù),畫出如圖丙所示的UI圖象,則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是________Ω。

(4)如圖丙所示小燈泡的電流隨電壓變化的圖像不是一條直線,由此可推斷出小燈泡的電阻______。

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【題目】如圖所示電路中,電源電壓U=4.5V,且保持不變,定值電阻R1=5Ω,變阻器R2最大阻值為20Ω,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V.為保護電表,變阻器接入電路的阻值范圍是(

A. 0Ω~10Ω B. 0Ω~20Ω C. 5Ω~20Ω D. 2.5Ω~10Ω

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【題目】用圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”,電源電壓15V保持不變,滑動變阻器的規(guī)格是“50Ω 2A”,阻值為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的電阻各一個,電流表量程0~06A、0~3A,電壓表量程0~3V,0~15V。

1根據(jù)圖甲將圖乙所示的實物圖連接完整,電壓表量程選擇應(yīng)滿足能測量5組數(shù)據(jù)。

2小明將10Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān),多次移動滑動變阻器的滑片,記錄對應(yīng)的幾組電表示數(shù)。此過程小明實際探究的問題是 。其中自變量是

3要完成預(yù)定實驗探究任務(wù),滑動變阻器除了保護電阻外,另有一個重要作用是 。

4下表為另一同學(xué)提交的實驗數(shù)據(jù),林老師指出有的數(shù)據(jù)不符合實際,你認(rèn)為不符合實際的是實驗次序 的數(shù)據(jù),理由是 。

實驗次序

R/Ω

I/A

1

10

059

2

20

030

3

30

020

4

40

015

5

50

012

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A. B.

C. D.

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A. 電流通過電熱水壺甲做功不一定比乙多

B. 電流通過電熱水壺甲做功一定比通過電熱水壺乙做功快

C. 加入等質(zhì)量的水,電熱水壺甲中的水一定先沸騰

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