Question

14．如圖是城市的十字路口的可移動(dòng)的太陽(yáng)能紅綠燈．這種太陽(yáng)能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見下表．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，使紅綠燈能連續(xù)工作．
（1）為充分利用太陽(yáng)能，這種太陽(yáng)能紅綠燈的太陽(yáng)能電池板應(yīng)該朝南（選填“南”或“北”）放置．
（2）假如一天有效受光時(shí)間為8小時(shí)，每平方米面積上太陽(yáng)輻射的功率P₀=10³瓦，則這種太陽(yáng)能紅綠燈電池板一天獲得的太陽(yáng)能是1.44×10⁷焦．
（3）這種太陽(yáng)能紅綠燈有前、后、左、右四個(gè)信號(hào)燈．它正常工作時(shí)，干路電流為5安培．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10小時(shí)，

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%	0.5㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

Answer 1

分析 （1）根據(jù)太陽(yáng)的位置和太陽(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）到十字路口去觀察（注意安全），雖然共有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，再利用P=UI求正常工作電流．

解答 解：
（1）在北半球，太陽(yáng)中南方，太陽(yáng)能電池板是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，為了更多的獲得太陽(yáng)能，太陽(yáng)能電池板應(yīng)該朝南放置．
（2）太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射的總功率：
P_總=0.5m²×1×10³W/m²=5×10²W，
一天太陽(yáng)能電池板獲得的總太陽(yáng)能：
W_總=P_總t=5×10²W×8×3600s=1.44×10⁷J=4KW•h，
一天太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的電能：
W_電=W_總×η=4kW•h×30%=1.2kW•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=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{1.2kW•h}{0.12kW}$=10h，
由P=UI得，太陽(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)干路電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{120W}{24V}$=5A．
故答案為：（1）南；（2）1.44×10⁷；（3）5；10．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)太陽(yáng)能的了解、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．