专题17 光、电转化问题相关计算-备战2021年中考物理典型专题各个击破（电学专题）（解析版）

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备战 2021 年中考物理电学典型专题各个击破

专题 17 光、电转化问题相关计算

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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。

【解析】（1）手机摄像头相当于一个凸透镜；扫描二维码和照相机的原理相同，即 u＞2f，成倒立、

缩小的实像，所以二维码放在摄像头二倍焦距以外的地方；要使屏幕上二维码的像变大，由凸透镜成

实像的规律可知，应使像距变大，物距变小，所以手机要靠近二维码；

（2）太阳光照射到地面 1米2面积上的辐射功率为 1000 瓦，

则有效面积为 400 厘米 2的面积上每秒的辐射功率为：P＝1000W/m2×400×10 4﹣m2＝40W；

光电转化效率为 100%，则夏季晴天光照 2小时获得的光能即电能为：W＝Pt＝40W×2×3600s＝

2.88×105J。

故答案为：（1）凸透；靠近；（2）2.88×105。

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。

【解析】（1）太阳能内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变而释放出核能。

（2）太阳能电站建在地球同步轨道上，太阳能电站的转动和地球的转动是同步的，地球怎么转电站也

怎么转，所以它相对地球的位置没有发生变化，处于相对静止；

太阳能电池板面积 S＝5×103m×104m＝5×107m2，

太阳能电站的发电能力 E＝P0S＝1.4×103W/m2×5×107m2×10%＝7×109W，

地面接收站接收到的电能是 W＝E•η＝7×109W×80%＝5.6×109W。

故答案为：（1）核聚变；（2）静止；5.6×109。

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/μA0 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　。

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