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3 太阳能
学案
班级： 姓名： 成绩：
【学习目标】
1.知道太阳能的由来及其特点；
2.大致了解利用太阳能的方式及其新进展。
【重点难点】
学习重点：太阳能的利用。
学习难点：太阳是人类能源的宝库。
【学习过程】
1.太阳的结构包括： ， ， ， 。
在太阳内部，氢原子核在 下发生 ，释放出巨大的 。
太阳表面温度约 ℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以 和 的形式向四周辐射开去。
今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的 。
直接利用太阳有两种途径：其一是把太阳能转化为______能，如 、 ；其二是把太阳能转化为 能，如 、 。
6.太阳能发电的途径有： 、 。
热发电就是先用集热器把太阳能变成 能，再通过汽轮机将 能转变为 能。
光发电就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转变为 能。
7.太阳能的优点：①能源易 ；②能源量 ；③安全清洁、不排放 ；④可持续性 。
【随堂练习 巩固基础】
例1.市场上有一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，它在阳光的照射下，电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是：（　　）
A．太阳能→机械能→电能
B．太阳能→电能→机械能
C．机械能→太阳能→电能
D．电能→太阳能→机械能
例2.太阳能属于　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。在地球上阳光充足的地方，1 m2的面积每年获得的太阳能可达4.2×109 J。这些能量相当于　 g焦炭完全燃烧放出的热量（焦炭的热值为3.0×107 J/kg）。
例3.某品牌太阳能热水器的光热转换效率为50 %，该太阳能热水器内装有100 kg、温度为20 ℃的水，阳光照射一天后，水温长高到70 ℃，则热水器内的水吸收了　 J的热量，热水器接收　　 J太阳能。
例4.早期的风光互补发电巧妙利用太阳光强时风速小，光弱时风速大的自然特点，使风能、光能互补，从而基本保证发电功率稳定。
（1）风能和光能都来源于　　 ，属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。若太阳光弱的时候风速小_____（选填”能”或”不能”）实现风光互补发电。
（2）风机功率和风速的三次方成正比，风速加倍，其功率增加到原来的 　 倍。光伏功率和光的辐射量有关，单位面积光能的功率叫光的辐射量，其单位是　 。
（3）用风光互补发的电对额定功率P的用电器供电，风机功率为P1， 光伏功率为P2，当P1 +P2 = ，用电器正常工作。如图是某风光互补发电系统一段时间内功率变化的图线，在 （选填“ 9 ”或 “ 11 ”）点钟左右，光伏功率最大。
例5.小明为了探究太阳光的辐射情况，分别用水和细沙做实验，用一底面积为0.1 m2的方形水槽装了3 kg水，在中午的太阳光下照射30 min，水的温度升高了5 ℃。若实验不计热量损失，已知水的比热容为4.2×103 J/（kg ℃），细沙的比热容为0.7×103 J/（kg ℃），试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）设每平方米水面上、平均每小时太阳辐射的热量为N，则N是多少？
（3）将水槽中的水倒掉，然后平铺上3 kg的细沙，在中午的太阳光下照射20 min，细沙的温度能升高多少？
【明辨易错 精准理解】
1. 关于太阳能的下列说法中，错误的是（　　）
A．太阳能十分巨大，供应时间长久，目前太阳能的转换率也很高
B．太阳内部不停地进行核聚变，以热和光地形式向外辐射核能
C．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D．太阳能分布广阔，获取方便，既无需挖掘开采，也无需运输
【当堂检测 及时反馈】
1.我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳的（　　）
A．核能 风能 B．地热能 潮汐能C．水能 地热能 D．潮汐能 生物质能
2.下列关于太阳能的利用说法正确的是（　　）
A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能B．太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C．太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D．太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
3.如图是一款太阳能座椅，椅子顶部安装的硅光电池板，可储备能量供晚间使用。下列说法正确的是（　　）
A．硅光电池板是由超导材料制成的
B．硅光电池板可以将太阳能转化为电能
C．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变
D．太阳能属于不可再生能源
4.太阳能是在太阳内部，氢原子核发生　 　（选填“裂变”或“聚变”），释放出的核能。太阳能属于　 　________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。某太阳能热水器能使100 kg的水温度由室温升高50 ℃，那么这些水吸收的热量为 　 J，这些热量相当于完全燃烧　 　m3天然气所放出的热量[水的比热容为4.2×103 J/（kg ℃） 天然气的热值4.2×107 J/m3]。
5.太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为 J，这与完全燃烧　 　kg的煤放出的热量相当；若该太阳能路灯的能量转化效率是24 %，则这些能量经转化后，可供额定功率为30 W的路灯正常工作______h（煤的热值为3.0×107 J/kg）。
6.如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为8 m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000 J。太阳能电池将太阳能转化为　 　 能；电动机正常工作时，将电能主要转化为　 能，若转化效率是80 %，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150 N，则该车匀速行驶的速度　 　m/s。
7.我国幅员辽阔，日照充足，一年可获得的太阳能约为3.6×1022 J，求：
（1）这些太阳能相当于多少吨标准煤完全燃烧释放的能量？（已知标准煤的热值q煤= 3×107 J/kg）
（2）某太阳能集热器把质量为100 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃， 水吸收的热量是多少？[已知水的比热容c水= 4.2×103 J/（kg ℃）]
（3）如果这些水吸收的热量改用额定功率为3000 W的电热水器来提供，电热水器需正常工作多长时间？（假设加热过程中消耗的电能全部被水吸收）
【拓展延伸 能力提升】
1.太阳能热水器（图甲）是将太阳光能转化为内能的加热装置。我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。青藏高原平均海拔高度在4000 m以上，大气层稀薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。四川盆地雨多、雾多，晴天较少。
　（1）在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类应特别重视下列哪种能源的利用 。　　
A．太阳能 B．煤炭
C．石油 D．天然气
（2）青藏高原是太阳能高值中心的原因是什么？　
（3）如图乙是热水器“说明书”中的插图，反映了整桶水变热的原因。请你从物理学的角度为此图配一段文字说明。　
（4）如图丙为单管太阳能热水器安装简图。控制
热水的阀门（相当于电路中的开关）应该安装在图中的 处。如果热水用完了，为了向贮水桶中
添加冷水，阀门应该在 处。
（5）单管太阳能热水器的设计尚有诸多缺陷，比如：只有一个进出口；阴雨天气或冬天水温较低；向桶中加冷水时难以判断水位，导致冷水常会溢出造成浪费等等。请你对其中任一缺陷进行改进设计。
【参考答案】
【学习过程】
太阳大气、太阳核心、辐射层、对流层
超高温、聚变、核能、
6 000、热、光
太阳能
内、太阳能热水器、反射式太阳灶、电、太阳能电池板、太阳能路灯（有理即可）
热发电、光发电、内、内、电、电
7.获取、大、CO2、强
【随堂练习 巩固基础】
1.B
2.可再生、1.4×105
3.2.1×107 、4.2×107
4.（1）太阳能、可再生、不能；（2）8、W/m2；
（3）P、11
5. （1）
（2）
（3）
【明辨易错 精准理解】
1.A
【当堂检测 及时反馈】
1.B 2.A 3.B
4.聚变、可再生、2.1×107、0.5
5.2.7×107、0.9、6
6.电、机械、42.67
7.（1）
（2）
（3）
【拓展延伸 能力提升】
1.（1）A；
（2）大气层稀薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。　
（3）冷水密度大，进入集热管向下运动，吸收热量后变成热水，密度变大，向上运动，进入贮水箱。　
（4）B、A
（5）只有一个进出口，改成双管，冷热分流；阴雨天气或冬天水温较低，可以加辅热；为了避免冷水常会溢出造成浪费，可以安装水位报警器。

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