Question

太陽能資源，不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射，而且也包括像所有的化石燃料、水能、風(fēng)能、海洋能、潮汐能等間接的太陽資源，還應(yīng)包括綠色植物的光合作用固定下來的能量，即生物能．嚴(yán)格地說，除了地?zé)崮芎驮�子核能以外，地球上所有其他能源全部來自太陽能，這是“廣義太陽能”，以便與僅指太陽輻射能的“狹義太陽能”相區(qū)別． 捕獲太陽能的生物主要為綠色植物．綠色植物在單位面積和單位時(shí)間內(nèi)所固定的總能量是生態(tài)系統(tǒng)的總初級(jí)生產(chǎn)力，植物呼吸作用后，剩余下來的單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所固定的能量叫凈初級(jí)生產(chǎn)力．表中反應(yīng)地球上綠色植物捕獲太陽能的情況．（單位：kJ/m²?d）
（1）下表說明，地球上流入生態(tài)系統(tǒng)中的能量?jī)H僅為總太陽能的

3.6

%；能被各種動(dòng)物、人類和微生物所利用的能量?jī)H為

2.4

%．也就是說，絕大部分太陽能都不能流入生態(tài)系統(tǒng)中，從而為人類所利用．

	能量輸入	能量丟失	百分率（%）
總太陽能	21000		100
植物色素不吸收		11676	-55.8
植物色素吸收	9324		44.2
植物表面反射		777	-3.7
非活性吸收		924	-4.4
光合作用的有效能	7623		36.1
碳水化合物中的能量不穩(wěn)定狀態(tài)		6858.6	-32.5
總初級(jí)生產(chǎn)力	764.4		3.6
呼吸作用（R）		256.2	-1.2
凈初級(jí)生產(chǎn)力	508.2		2.4

（2）利用光電轉(zhuǎn)換可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．若地球附近某太空站上的太陽能電池接受板的面積是S，光電轉(zhuǎn)化效率為η，已知太陽輻射的總功率為P，太陽輻射穿過太空的能量損失忽略不計(jì)，光速為c，太陽光射到地球上經(jīng)歷的時(shí)間為t，試求出該太陽能電池能夠輸出的最大功率．

Answer 1

分析：（1）分析表中數(shù)據(jù)得出：
地球上流入生態(tài)系統(tǒng)中的能量（綠色植物在單位面積和單位時(shí)間內(nèi)所固定的總能量）占總太陽能的比值；
能被各種動(dòng)物、人類和微生物所利用的能量（植物呼吸作用后，剩余下來的單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所固定的能量）占總太陽能的比值；
（2）太陽輻射面是指以太陽為中心，太陽到地球的距離為半徑的球面S_球面=4πr²，其中r=ct，根據(jù) P_總：P_獲=S_球面：S求太陽能電池獲得的功率，再根據(jù)η=

P輸出

P獲

求太陽能電池能夠輸出的最大功率．

解答：解：（1）由表可知，地球上流入生態(tài)系統(tǒng)中的能量，即綠色植物在單位面積和單位時(shí)間內(nèi)所固定的總能量，僅為總太陽能的3.6%；
能被各種動(dòng)物、人類和微生物所利用的能量，即：植物呼吸作用后，剩余下來的單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所固定的能量?jī)H為總太陽能的2.4%；
（2）太陽輻射面是指以太陽為中心，太陽到地球的距離為半徑的球面：r=ct，
S_球面=4πr²=4πc²t²，
設(shè)太陽能電池單位面積上的太陽輻射功率為P_獲，
∵P：P_獲=S_球面：S=4πc²t²：S，
∴P_獲=

S

4πc2t2

P，
∵η=

P輸出

P獲

，
∴該太陽能電池能夠輸出的最大功率：
P_輸出=ηP_獲=

S

4πc2t2

ηP．
故答案為：3.6，2.4，

S

4πc2t2

ηP．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生從題目提供材料中搜集信息加以利用的能力，涉及到能量的利用率，有難度．