太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为14 kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使20 ℃、5 kg的水在20 min内沸腾，此太阳灶中凹面镜受光照面积的直径最小应该多大？〔不计能量损失，水的比热容c=4.2×10³ J/（kg·℃）〕

已知每秒钟从太阳辐射到地球表面上垂直于太阳光方向的每平方米面积上的辐射能为1.4×10³ J，其中可见光部分约占45％.假设可见光的波长均为0.55 μm，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离为1.5×10¹¹ m，取普朗克常量为h=6.6×10^-34 J·s，由此估算太阳每秒钟辐射出的可见光光子数约为多少个？(答案保留两位有效数字)

我们通常所说的太阳能资源，不仅直接包括投射到地球表面上的太阳辐射能，而且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所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”，回答下列问题：

(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，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源；

①写出这个核反应方程式；

②这一核反应能释放出多少能量？(m_p＝1.0073u，m_α＝4.0015u，m_e＝0.00055u)

(2)太阳能的光电直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，如图是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压(释放出的光电子在电场力的作用下做加速运动的电压)

①在图上标出电源正、负极和电流表的正、负接线柱；

②入射光应照射在________极上；

③若电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射的光电子至少是多少个？

(3)当太阳光进入地球的大气层时，由于臭氧在紫外波长200nm～300nm的谱段有强吸收带，在300nm～400nm有弱吸收带，在440nm～740nm有可见光区吸收带，所以臭氧层可以大量吸收紫外线和可见光，请回答

①紫外线产生的微观机理是

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A．振荡电路中自由电子的运动而产生的

B．原子的外层电子受激发后而产生的

C．原子的内层电子受激发后而产生的

D．原子核受激发后而产生的

②氢原子处于基态时能量为E₁＝－13.6eV，当它从n＝2能级向基态跃迁时，发出的紫外线波长为多少？(h＝6.63×10^－34J·s)

(4)研究表明：波长在315～400nm之间的紫外线是地表生物所必需的，它可以促进人体的胆固醇类转化为维生素D，请回答：

①维生素D的主要功能是

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A．促进人体正常发育，增强抵抗力，维持人的正常视觉

B．维持人体正常的新陈代谢和神经系统的正常生理功能

C．维持正常的新陈代谢和神经系统的正常生理功能

D．促进钙、磷吸收和骨骼发育

②人体缺乏维生素D，会引起

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③下列哪些食物是维生素D的重要来源

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(5)太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定的装置可观察到太阳光谱，如图所示是一简易装置，将一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内的白墙上，此时可观察到太阳光谱，请论述光谱线的排列方式和光谱线两侧可见光的颜色．

(6)植物的光合作用需要阳光．写出植物发生光合作用的反应方程式．