(12分)利用水流和太陽能發(fā)電,可以為人類提供清潔能源。水的密度ρ=1×103kg/m3,太陽光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率P0 =1×103W/m2,地球半徑為R=6.4×106m,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
⑴寫出太陽光照射到地球表面的總功率P的字母表達(dá)式;
⑵發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上(軌道半徑約為地球半徑的6.6≈倍)利用太陽能發(fā)電,然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面,這樣就建成了太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大。ù鸢副A魞晌挥行(shù)字);
⑶三峽水電站水庫面積約為S=1×109m2,平均流量Q=1.5×104m3/s,水庫水面與發(fā)電機(jī)所在位置的平均高度差為h=100m,發(fā)電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的總效率η1=60%。在地球同步軌道上,太陽光垂直照射時(shí)的輻射功率為1.4P0。太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η2=20%,將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使⑵中的太陽能發(fā)電站在被太陽照射時(shí)地面接收到的電功率相當(dāng)于三峽電站發(fā)電的平均功率,衛(wèi)星上太陽能電池板的面積應(yīng)為多大?(保留一位有效數(shù)字)
⑴πR2P0⑵0.23m/s2⑶6×107m2
【解析】
試題分析: (1)如圖所示,地球表面接受太陽光照射的有效面積是投影面積πR2,太陽光照射到地球表面的總功率P的表達(dá)式為:P=πR2P0
(2)萬有引力提供向心力得,
地球引力場的重力加速度,所以衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大小
(3)三峽發(fā)電每秒提供的重力勢能為ρQgh,提供的平均電功率為ρQghη1;
太陽能電站每秒接收的太陽能為1.4P0S0,輸送到地面的平均電功率為1.4P0S0η250%。,
有題意可知:ρQghη1=1.4P0S0η250%。,代入數(shù)據(jù)得:s0=6×107m2
考點(diǎn):本題考查了地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小以及太陽能發(fā)電、水力發(fā)電等知識。
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
利用水流和太陽能發(fā)電,可以為人類提供清潔能源。水的密度,太陽光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
(1)三峽水電站發(fā)電機(jī)輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW,要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5%,求輸電線總電阻的最大值;
(2)發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上(軌道半徑約為地球半徑的6.6)利用太陽能發(fā)電,然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面,這樣就建成了宇宙太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大;
(3)三峽水電站水庫面積約1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水庫水面與發(fā)電 機(jī)所在位置的平均高度差h=l00m,發(fā)電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的總效率。在地球同步軌道上,太陽光垂直照射時(shí)的輻射功率為10P0。太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使(2)中的宇宙太陽能發(fā)電站的發(fā)電能力與三峽電站相當(dāng),衛(wèi)星上太陽能電池板的面積至少為影大?
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科目:高中物理 來源: 題型:
(18分)利用水流和太陽能發(fā)電,可以為人類提供清潔能源。水的密度,太陽光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
(1)三峽水電站發(fā)電機(jī)輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW,要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5%,求輸電線總電阻的最大值;
(2)發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上(軌道半徑約為地球半徑的6.6)利用太陽能發(fā)電,然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面,這樣就建成了宇宙太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大小;
(3)三峽水電站水庫面積約1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水庫水面與發(fā)電 機(jī)所在位置的平均高度差h=l00m,發(fā)電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的總效率。在地球同步軌道上,太陽光垂直照射時(shí)的輻射功率為10P0。太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使(2)中的宇宙太陽能發(fā)電站的發(fā)電能力與三峽電站相當(dāng),衛(wèi)星上太陽能電池板的面積至少為影大?
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科目:高中物理 來源:2010年北京市西城區(qū)高三第二次模擬考試(理綜)物理部分 題型:計(jì)算題
(18分)利用水流和太陽能發(fā)電,可以為人類提供清潔能源。水的密度,太陽光垂直照射到地面上時(shí)的輻射功率,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
(1)三峽水電站發(fā)電機(jī)輸出的電壓為18kV。若采用500kV直流電向某地區(qū)輸電5.0×106kW,要求輸電線上損耗的功率不高于輸送功率的5%,求輸電線總電阻的最大值;
(2)發(fā)射一顆衛(wèi)星到地球同步軌道上(軌道半徑約為地球半徑的6.6)利用太陽能發(fā)電,然后通過微波持續(xù)不斷地將電力輸送到地面,這樣就建成了宇宙太陽能發(fā)電站。求衛(wèi)星在地球同步軌道上向心加速度的大;
(3)三峽水電站水庫面積約1.0×109m2,平均流量Q=1.5×l04m3/s,水庫水面與發(fā)電 機(jī)所在位置的平均高度差h=l00m,發(fā)電站將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的總效率。在地球同步軌道上,太陽光垂直照射時(shí)的輻射功率為10P0。太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率=20%,將電能輸送到地面的過程要損失50%。若要使(2)中的宇宙太陽能發(fā)電站的發(fā)電能力與三峽電站相當(dāng),衛(wèi)星上太陽能電池板的面積至少為影大?
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