专题26 光电综合计算中考物理34个典型专题突破原卷版.docx
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专题26光电综合计算中考物理34个典型专题突破原卷版
专题26光、电综合计算
1．共享自行车已在我国很多城市兴起，大大方便了市民的出行。
（1）使用共享自行车时可以用手机扫描车上的二维码解锁。
手机摄像头相当于一个 镜。
要使屏幕上二维码的像变大，只需将手机摄像头 （选填“靠近”或“远离”）二维码。
（2）共享自行车的车筐底部覆盖一层太阳发电板，它吸收太阳光给里面的蓄电池充电，从而不间断地为GPS和通信模块供电。
小王通过查阅资料得到以下信息：
①太阳能电池板接收太阳能的有效面积为400厘米2，光电转化效率为100%；
②夏季晴天，太阳光照射到地面1米2面积上的辐射功率为1000瓦；夏季晴天光照2小时，该太阳能电池可获得的电能为 焦。
2．阅读下列材料，回答问题：
为了满足人们对能源不断增长的需要，科学家们设想在空间建立太阳能电站来利用太阳能、这种空间太阳能电站建在地球同步轨道上，其工作过程如图所示、在太阳能收集板上铺设太阳能电池，通过它把太阳能转化成电能，再通过天线将电能以微波的形式发送至地面接收站、已知太阳能收集板长10km、宽5km，太阳光在它的表面处每平方米的功率为1.4×103W，太阳能电池的光电转化效率为10%，微波的频率为2.5×109Hz，空间太阳能电站向地面的输电效率可达80%，
（1）太阳发出的具大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的 （选填“核聚变”或“核裂变”）。
（2）太阳能电站相对于地面接收站是 （选填“运动”或“静止”）的，空间太阳能电站工作时，地面接收站的接收功率是 W。
3．阅读短文，回答问题：
硅光电池
硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，在日常生活中应用广泛。
硅光电池结构如图甲所示，当光照射在硅光电池的PN结区时，光生电子在N区集结使N区带负电，光生电子在P区集结使P区带正电，P区和N区之间产生电压差。
当硅光电池对用电器供电时，电流从P区经用电器流至N区，电流通过用电器做功。
硅光电池转换效率高，光电转化效率等于硅光电池输出的功率P0与太阳光照射到硅光电池板的辐射功率Pi的比，即：
η＝P0/Pi。
某兴趣小组从一废旧电子计算器上拆下硅光电池板，利用图乙所示的电路探究硅光电池的两端电压U与电流I的关系。
实验数据如表。
电压U/V
2.5
2.4
2.3
2.2
2.0
1.8
1.4
0.8
0
电流I/μA
0
50
100
150
200
210
220
230
240
（1）当光照射在硅光电池的PN结区时，正负电荷在不同区域集结要消耗 能；
（2）下列有关硅光电池说法正确的是 ；
A．硅光电池利用的硅是导体材料B．图甲中引线A是电池的正极
C．硅光电池是将光能转化为化学能的器件
D．当硅光电池对用电器供电时，电流从N区经用电器流至P区
（3）根据表中数据，在丙中画出该硅光电池的U﹣I图象；
（4）在兴趣小组探究活动中，若入射到硅光电池上的光功率为Pi＝0.002W，当电压表的示数为2V，此时该硅光电池光电转化效率为 %。
（5）变阻器的功率P和变阻器两端的电压U变化关系可能为 。
4．城区某街道两旁安装了风光互补路灯，如图所示。
该路灯系统同时安装了太阳能电池板和风力发电机，有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，并将电能储存至蓄电池中，为了节能该路灯采用LED灯照明。
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
太阳能电池板
风力发电机
蓄电池
LED灯
电池板的总面积
0.8m2
最大限制风速
12m/s
电池容量
250A．h
额定电压
24V
光电转化效率
15%
最大输出功率
150W
额定电压
12V
额定功率
100W
（1）蓄电池充足一次电可储存的能量是多少J？
（2）在有风晴天，光照5h，风吹10h，太阳能电池板和风力发电机发电总和是多少？
设太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1200W/m2，风速达到最大限制风速。
（3）街道两旁安装了100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗的电能相当于完全燃烧煤炭多少kg？
（煤炭热值q煤＝3×107J/kg，一个月按30天算）
5．我国近几年在新能源汽车和大飞机领域取得了骄人的成绩，这些先进的交通工具中蕴藏着丰富的物理知识，请同学们用所学知识完成下列问题：
（1）一辆太阳能汽车的功率为12kW，平均每天要行驶5h，若这些电能全部由车顶的太阳能电池板来提供，已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，光电转化效率为20%，每天日照时间按6h计算，求太阳能电池板的最小面积。
（2）我国研制的大客机C919于2017年5月5日首飞成功，下表是飞机的部分技术参数。
最大起飞质量
72t
客舱内气压
8.0×104Pa
巡航速度
900km/h
发动机巡航推力
4×104N
若飞机以巡航速度水平飞行0.5h的过程中，耗油1500kg，发动机的热效率为40%，则此过程中发动机的推进效率为多大？
（燃油热值q取4×107J/kg，提示：
发动机的“热效率”是指燃料完全燃烧所产生的内能转化为机械能的比例；“推进效率”是指推力做的功占发动机输出机械能的比例）
6．为倡导节能环保，某科研机构设计了新型路灯，工作原理如图。
已知，控制电路和工作电路中电源电压分别为6V和220V，路灯L正常工作时电流为1A．控制电路中R2为半导体硅制成的光敏电阻，R2阻值随光强（国际单位坎德拉，符号：
cd）变化的规律如下表所示，工作电路中开关S2的状态由R2两端的电压决定，光照足够强时，R2两端的电压很小，开关S2与b点接触，处于断开状态，路灯L关闭。
光强/cd
5
10
20
25
40
…
电阻R2/Ω
40
20
10
8
5
…
（1）若路灯L每天正常工作8小时，其消耗的电能是多少kW•h？
（2）当光强降为20cd时，R2两端的电压刚好升至2V，开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作，求工作电路刚好接通时，R1的电功率是多少？
（3）保持R1接入阻值不变，当R2两端的电压为1V时，光强是多大？
7．如图，是小宇设计的智能光伏供电系统。
光敏电阻R的阻值跟光照有关，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，太阳能电池板、蓄电池与控制器所在电路工作。
晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。
相关设备技术参数与信息如表所示。
太阳能电池板
蓄电池
LED灯
光电转化效率15%
额定容量10A•h，额定电压12V
额定电压12V，额定功率20W
（1）白天，太阳能电池板将太阳能转化为 能，再通过蓄电池转化为 能储存起来。
（2）晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给LED灯供电。
说明光敏电阻R在晚上的阻值比的白天阻值 （选填“大”或“小”）。
已知太阳光照射到此太阳能电池板的功率为250W，若太阳光照射4h，电池板能输出电能 kW•h。
（4）充满电的蓄电池储存了电能 J，一次可供LED灯正常工作 h（蓄电池放电至余留20%自动停止电能输出）。
8．如图所示，是某高速出口的一排风光互补路灯，它成了一道靓丽的风景。
风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。
为了节能该路灯采用LED灯照明。
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
太阳能电池板
风力发电机
蓄电池
LED灯
电池板的总面积
0.5m2
最大限制风速
12.0m/s
电池容量
150Ah
额定电压
24V
光电转化效率
20%
最大输出功率
400W
额定电压
12V
额定功率
60W
（1）太阳能和风能是一种清洁的、 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）风机的叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度 （选填“大”或“小”）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同产生压强差，而受到向 （选填“上”或“下”）的力使风叶旋转。
（3）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用 原理。
实现机械能转化为电能。
（4）LED等是利用 （选填“导体”或“绝缘体”或“半导体”）材料制成。
（5）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W．
9．去年全球首段光伏路面在济南投入运营，该路面发电可为公路照明设备供电。
（1）已知光伏路面太阳能电池板总面积为6000m2，1m2面积接受太阳平均辐射功率为1kW，光电转化效率为20%，若每天光照时间为6h，高速公路照明设备功率为720kW，则光伏发电可供照明设备正常工作多少h？
（2）在未来，电动汽车可在光伏路面移动充电（图甲），当汽车经过充电区域时，充电垫发出高频电磁波，汽车底盘上的接受装置将电磁波能量转化为电能为电池充电。
一辆电量不足的汽车，以速度v匀速通过充电区域（图乙），已知充电区域长度S1为100m，两段充电区域之间距离S2为10km，由于S1远小于S2，忽略汽车在充电过程中消耗的电能；接收装置接受到的电磁波功率P0为5000kW，它将电磁波能量转化为电能并存储在电池中，效率为20%，汽车行驶时受到的阻力为1000N．若汽车电池消耗电能全部用于维持汽车行驶，为了使汽车能顺利到达下一段充电区域，汽车在充电时速度不能大于多少m/s？
（3）为了提高汽车充电时移动速度，你有哪些合理的建议？
（写出一条）
10．风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久。
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池扳将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
风力发电机
太阳能电池板
蓄电池
最小启动风速
1.0m/s
电池板的面积
0.5m2
蓄电池容量
150A•h
最小充电风速
2.0m/s
光电转化效率
16%
额定电压
12V
最大限制风速
12.0m/s
最大输出功率
400W
（1）风力发电机发电时，是将 能转化为电能。
（2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W
（3）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W，此时风速为 m/s。
（4）充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时。
为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过 h
（5）某城市一道路的路灯采用该型号风光互补路灯照明，已知路灯的规格为“12V70W”，路灯共1000盏，每天正常工作10h，则一天
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