Question

【題目】1996年清華大學和香港大學的學生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉化為電能而提供給電動機來驅動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為，正對太陽能產生的電壓，并對車上的電動機提供的電流，電動機的直流電阻為，而太陽光照射到地面處時單位面積上的輻射功率為.

(1)太陽光的能量實際上是由質子所參與的一系列反應所產生的，即在太陽內部持續不斷地進行著熱核反應，4個質子聚變為1個氨核（）寫出核反應方程；

(2)該車的太陽能電池轉化太陽光能的效率是多少？

(3)若質子、氨核、正電子的靜止質量分別為，，，則的質子發生上述熱核反應所釋放的能量完全轉化為驅動該車的輸出機械功，能夠維持該車行駛的時間是多少？

(4)已知太陽每秒釋放的能量為，則太陽每秒減少的質量為多少千克？若太陽質量減少萬分之三，熱核反應不能繼續進行，計算太陽能存在多少年？（太陽的質量為，結果保留一位有效數字）

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)；(4)年

【解析】

(1)根據質量數與質子數守恒，其核反應方程為：

(2)太陽光照射到地面處時單位面積上的輻射功率為，則面積為的功率為：

而太陽能產生120V的電壓，并對車上的電動機提供10A的電流，則獲得的功率為：

因此車的太陽能電池轉化太陽光能的效率為：

(3)由核反應方程可知：

而根據能量守恒，則有：

代入數據，解得：

(4)太陽每秒釋放的能量為，則太陽每秒減小的質量為：

代入數據解得：

太陽的質量為，因此太陽還能存在的時間為：

年