Question

太陽能是一種取之不盡、沒有污染的能源．我國西部地區(qū)的沙漠面積大，太陽能資源豐富，如果在那里建造一個如圖所示的太陽能發(fā)電廠，就能夠為我市提供大量的“清潔”
能源．
（1）你認為將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置中的主要材料應(yīng)是

 

材料．“科學(xué)設(shè)想”小組的同學(xué)上網(wǎng)查閱相關(guān)資料：該地區(qū)太陽光的平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h（日照強度是指每平方米面積上1h得到的太陽光能量）．該小組的同學(xué)設(shè)想：如果選定一塊面積為10⁷m²的空地，在上面鋪滿如圖所示的太陽能板用來發(fā)電，即使光電轉(zhuǎn)化效率只有10%，一年平均
光照時間為2000h，則每年可產(chǎn)生多少電能？能節(jié)約多少噸煤炭？（_q煤=3.0×10⁷J/kg，要求有計算過程）
（2）西部地區(qū)距離我市遙遠，如果要將該太陽能發(fā)電廠產(chǎn)生的電能輸送到我市，他們想到需要采用高壓輸電方式，請你說一說這樣做的目的是

 

；
（3）除了高壓輸電的方式之外，你還能設(shè)想出一種比此方式更好的輸電方式嗎？

Answer 1

分析：根據(jù)導(dǎo)電性的不同，材料可分為導(dǎo)體，半導(dǎo)體，絕緣體三大類，容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，如：人體、大地、各種金屬、石墨、酸堿鹽的溶液等；不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體，如：玻璃、陶瓷、橡膠、塑料等；導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的叫半導(dǎo)體，如：硅、鍺等．
根據(jù)在每平方米的面積上平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h，平均光照時間為2000h，利用太陽光熱效率，可以求面積為10⁷m²的面積上可以得到的電能．再利用燃料完全燃燒放熱公式求可以節(jié)約煤的質(zhì)量．
高壓輸電和超導(dǎo)輸電可以減少電能損失．

解答：解：（1）太陽能電池的光伏板是由非晶態(tài)硅制成的，它能把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，其主要材料是半導(dǎo)體．
（2）太陽光的平均日照強度為3.0×10⁶J/m²?h，面積為10⁷m²，平均光照時間為2000h，光電轉(zhuǎn)化效率只有10%，則可得到地電能W=3.0×10⁶J/m²?h×2000h×10⁷m²×10%=6×10¹⁵J．
相當(dāng)于節(jié)約的煤的質(zhì)量：m=

W

q煤

=

6×1015J

3×107J/kg

=2×10⁸kg．
（3）高壓輸電方式可以減少電能在輸電線路上的損失．
（4）除了高壓輸電的方式之外，超導(dǎo)輸電和無線輸電也能減少電能在輸電線路上的損失．
故答案為：（1）半導(dǎo)體、（2）6×10¹⁵J、2×10⁸kg、（3）減少電能在輸電線路上的損失、（4）超導(dǎo)輸電和無線輸電．

點評：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實際生活相聯(lián)系，涉及到太陽能的利用實例，可以提高學(xué)生開發(fā)太陽能的意識．