Question

12．目前很多城市已經(jīng)使用了風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)（如圖所示），它具備了風(fēng)能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)既可通過太陽能電池組獨(dú)立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時(shí)可以同時(shí)發(fā)電．某種型號的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下．

風(fēng)力發(fā)電 額定功率	風(fēng)力發(fā)電 額定風(fēng)速	風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速	路燈額定電壓	路燈額定功　率	太陽能電池板平均輸出功率
260W	8m/s	3m/s	24V	60W	100W

（1）假設(shè)路燈每晚工作10h，求路燈正常工作時(shí)每晚消耗的電能．
（2）如果太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率為800J/（s•m²）（1s輻射在每1m²上的光能為800J），若太陽能電池板的面積為1.25m²，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？
（3）在平均風(fēng)速為8m/s的晚上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)除了保障路燈正常工作外，同時(shí)還給蓄電池充電，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一晚上工作時(shí)間為8h，則在這段時(shí)間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少kW•h？

Answer 1

分析 （1）已知路燈的額定功率和額定電壓，利用I=$\frac{P}{U}$計(jì)算正常工作的電流；已知額定功率和工作時(shí)間，利用W=Pt得到每天消耗的電能；
（2）已知太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率和電池板的面積，可以得到太陽能電池板接收到的總功率；電池板的輸出功率與總功率之比就是轉(zhuǎn)換效率；
（3）已知風(fēng)力發(fā)電的額定功率和發(fā)電時(shí)間，可以得到獲得的電能，減去路燈消耗的電能就是蓄電池儲存的電能．

解答 解：
（1）由P=UI可得，路燈正常工作的電流為：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{60W}{24V}$=2.5A；
路燈每晚消耗的電能為：
W=P_Lt=60W×10×3600s=2.16×10⁶J；
（2）太陽能電池板接收到的總功率：P_總=800W/m²×1.25 m²=1000W，
太陽能電池板平均輸出功率P_出=100W，
所以光電轉(zhuǎn)換效率為：
η=$\frac{{W}_{輸出}}{{W}_{接收}}$×100%=$\frac{{P}_{輸出}t}{{P}_{總}t}$×100%=$\frac{{P}_{輸出}}{{P}_{總}}$×100%
=$\frac{100W}{1000W}$×100%
=10%；
（3）風(fēng)速為8m/s，風(fēng)力發(fā)電額定功率為260W，所以工作8h蓄電池儲存的電能：
W=P_額t_風(fēng)-P_燈t_燈=0.26kW×8h-0.06kW×8h=1.6kW•h．
答：（1）路燈正常工作時(shí)每晚消耗的電能2.16×10⁶J．
（2）太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為10%；
（3）在平均風(fēng)速為8m/s的晚上，工作時(shí)間為8h，蓄電池儲存電能是1.6kW•h．

點(diǎn)評 本題考查了電功率、效率公式的靈活運(yùn)用，要能從表格中獲取有用信息．對于此類結(jié)合現(xiàn)代科技考查物理知識的題目，是現(xiàn)在中考的熱點(diǎn)，解決此類問題時(shí)要緊扣物理考點(diǎn)，認(rèn)真分析作答．