Question

17．目前，一種可移動(dòng)的太陽(yáng)能紅綠燈開(kāi)始在不少城市的十字路口“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點(diǎn)，可大大減輕交警的工作壓力．白天太陽(yáng)能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能工作，如圖所示．這種太陽(yáng)能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表．
（1）在晴朗的白天紅綠燈不工作而給蓄電池充電時(shí)，太陽(yáng)能紅綠燈能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
（2）設(shè)一天有效受光時(shí)間為6小時(shí)，每平方米的面積上太陽(yáng)輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少千瓦時(shí)？
（3）這種太陽(yáng)能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個(gè)信號(hào)燈．太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作幾天？

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個(gè)信號(hào)燈規(guī)格U、P	使用條件T
30%	8	24V	24V、30W	-30℃～70℃

Answer 1

分析 （1）根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)和太陽(yáng)能電池板、蓄電池的工作原理回答；
（2）知道有效受光面積、每平方米的面積上太陽(yáng)輻射的功率，可求太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射的總功率；利用W=Pt求一天太陽(yáng)能電池板獲得的總太陽(yáng)能，知道光電轉(zhuǎn)換效率，再利用W_電=W_總×η求陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能；
（3）十字路口共有12個(gè)信號(hào)燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時(shí)工作的，同一時(shí)刻每組里只有一個(gè)燈工作，即同一時(shí)刻共有4個(gè)燈工作（可以查詢不同網(wǎng)頁(yè)了解），所以“太陽(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每組燈的總功率，知道提供的電能，利用t=$\frac{W}{P}$求工作時(shí)間．

解答 解：（1）太陽(yáng)能電池板給紅綠燈供電，是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能；多余的電能給蓄電池充電是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；
（2）太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射的總功率：P_總=8m²×1×10³W/m²=8kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，一天太陽(yáng)能電池板獲得的總太陽(yáng)能：W_總=P_總t=8kW×6h=48kW•h，
由η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{總}(cāng)}$得，一天太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的電能：W_電=W_總×η=48kW•h×30%=14.4kW•h；
（3）太陽(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，太陽(yáng)能紅綠燈連續(xù)正常工作時(shí)間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{14.4kW•h}{0.12kW}$=120h=120×$\frac{1}{24}$天=5天．
答：（1）太陽(yáng)；電；化學(xué)．
（2）這種太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能是14.4kW•h；
（3）太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作5天．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)電功公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用，能從表中得出相關(guān)信息并利用好是本題的關(guān)鍵．