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18. 请设计实验探究定值电阻与二极管在导电性方面的区别。(请结合较具体的实验步骤来说明)
答案
① 取一个电阻$R$,与小灯泡组成串联电路，如图 32(a),观察小灯泡亮度;② 将电源两极对调,如图 32(b),观察小灯泡亮度;③ 将电阻$R$换成半导体二极管 V,如图 32(c),观察小灯泡亮度;④ 将电源两极对调,如图 32(d),观察小灯泡亮度。最终得出结论：电阻的导电性与电流的方向无关,而半导体二极管的导电性却与电流的方向有关。
19. 随着世界性能源危机的日益加剧,一向为人们所唾弃的垃圾也变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后,通过厌氧发酵产生沼气,使这些沼气燃烧,产生高温燃气,推动汽轮机转动,汽轮机驱动发电机来发电。若每吨填埋垃圾可产生沼气$150\ m^3$,集中收集后可发电$250\ kW\cdoth$。已知沼气的热值为$2.0×10^7\ J/m^3$,其主要成分是甲烷,则沼气发电的效率为多少？
答案
$30\%$
解析
每吨垃圾产生沼气的体积：$V = 150\ m^3$
沼气完全燃烧放出的热量：$Q_{放} = Vq = 150\ m^3 × 2.0 × 10^7\ J/m^3 = 3 × 10^9\ J$
发电得到的电能：$W = 250\ kW·h = 250 × 3.6 × 10^6\ J = 9 × 10^8\ J$
沼气发电的效率：$\eta = \frac{W}{Q_{放}} × 100\% = \frac{9 × 10^8\ J}{3 × 10^9\ J} × 100\% = 30\%$
$30\%$
沼气完全燃烧放出的热量：$Q_{放} = Vq = 150\ m^3 × 2.0 × 10^7\ J/m^3 = 3 × 10^9\ J$
发电得到的电能：$W = 250\ kW·h = 250 × 3.6 × 10^6\ J = 9 × 10^8\ J$
沼气发电的效率：$\eta = \frac{W}{Q_{放}} × 100\% = \frac{9 × 10^8\ J}{3 × 10^9\ J} × 100\% = 30\%$
$30\%$
20. 太阳能汽车是用太阳能电池将所接收到的太阳能转化为电能提供给电动机来驱动的。已知某太阳能汽车上太阳能电池接收太阳能的面板面积为$8\ m^2$,太阳光垂直照射到太阳能电池面板上时每平方米的辐射功率为$1000\ W$。该太阳能电池能产生$120\ V$的电压,并对车上的电动机提供$10\ A$的电流。求：
(1)太阳能电池面板接收到太阳能的辐射功率。
(2)若通电$10\ min$,太阳能电池产生的电流通过电动机所做的电功。
(1)太阳能电池面板接收到太阳能的辐射功率。
(2)若通电$10\ min$,太阳能电池产生的电流通过电动机所做的电功。
答案
（1）$8000\ W$ （2）$7.2× 10^5\ J$
解析
（1）太阳能电池面板接收到太阳能的辐射功率：$P_{总}=1000\ W/m^2×8\ m^2 = 8000\ W$
（2）通电时间$t = 10\ min=10×60\ s=600\ s$，太阳能电池产生的电流通过电动机所做的电功：$W=UIt=120\ V×10\ A×600\ s=7.2×10^{5}\ J$
（2）通电时间$t = 10\ min=10×60\ s=600\ s$，太阳能电池产生的电流通过电动机所做的电功：$W=UIt=120\ V×10\ A×600\ s=7.2×10^{5}\ J$
