太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射源，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能、海洋能、潮汐能等间接的太阳能资源，还应包括绿色植物的光合作用固定下

Question

太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射源，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能、海洋能、潮汐能等间接的太阳能资源，还应包括绿色植物的光合作用固定下来的能量，即生物能，严格地说，除了地热能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，这也称为“广义太阳能”，以便与仅指太阳辐射能的“狭义太阳能”相区别.

(1)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源，其核反应方程是_______________________________；若m _H =1.007 3 u，m _He =4.002 6 u，m _e =0.000 55 u，则该反应中的质量亏损是____________u；如果1 u相当于931.5 MeV的能量，由该反应中释放的能量是___________MeV.

    由于核反应中的质量亏损，太阳的质量缓慢减少，与现在相比，在很久很久以前，地球转的周期________.(填“较长”“较短”“没有变化”)

(2)利用光电转换可以将太阳能转化为电能.若地球附近某太空站上的太阳能电池接收板的面积是S，光电转化效率为η.已知太阳辐射的总功率为P，太阳辐射穿过太空的能量损失忽略不计，光速为c，太阳光射到地球上经历的时间为t，试求该太阳能电池能够输出的最大电功率.

Answer 1

解析：(1)4 → +2 ，

    核反应的质量亏损为Δm=4m _H -m _He -2m _e =4×1.007 3 u-4.002 6 u-2×0.000 55 u=0.025 5 u.

    该核反应释放的能量为ΔE=0.025 5×931.5 MeV=23.75 MeV.

    在很久很久以前，太阳的质量比现在大，太阳和地球间的万有引力比现在的大，由F=m( ) ² r，可知很久很久以前，地球公转的周期较短.

(2)以太阳为中心，日地间距离r为半径做一个球面.其表面积S _球 =4πr ² ，r=ct.设接收板上获得的辐射功率为P′，当其正对太阳光时，获得功率最大，则P′/P=S/S _球

    联立求解可得P′= ，

    太阳能电池能够输出的最大电功率为P _m =ηP′= .

答案：(1)4 → +2       0.0255 u      23.75 MeV      较短

(2)以太阳为中心，日地间距离r为半径做一个球面.其表面积S _球 =4πr ² ，r=ct.设接收板上获得的辐射功率为P′，当其正对太阳光时，获得功率最大，则p′/p=S/S _球

    联立求解可得P′= .

    太阳能电池能够输出的最大电功率为P _m =ηP′= .