Question

13．現(xiàn)在正在大力推行太陽能路燈，如圖所示，該路燈系統(tǒng)同時(shí)安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板，有風(fēng)時(shí)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，有陽光時(shí)通過太陽能電池板發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存至蓄電池中．為了節(jié)能該路燈采用LED燈照明．如表為某型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)，其中光電轉(zhuǎn)化效率是指太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時(shí)間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率．

太陽能電池板		風(fēng)力發(fā)電機(jī)		蓄電池		LED燈
電池板的總面積	0.5m2	最大限制風(fēng)速	12.0m/s	電池容量	150Ah	額定電壓	24V
光電轉(zhuǎn)化效率	20%	最大輸出功率	400W	額定電壓	12V	額定功率	60W

（1）蓄電池充足一次電可儲(chǔ)存的能量是多少J？
（2）當(dāng)太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時(shí)，太陽能電池板的輸出功率為多少？
（3）校園內(nèi)10盞該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈，每天正常工作10h，一個(gè)月消耗的電能相當(dāng)于完全燃燒煤炭多少kg？（煤炭熱值q_煤=3×10⁷J，一個(gè)月按30天算）

Answer 1

分析 （1）已知蓄電池的電壓和容量，可利用公式W=UQ求儲(chǔ)存的能量．
（2）已知太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W，根據(jù)轉(zhuǎn)換效率求出電池板的輸出功率；
（3）根據(jù)W=Pt求出10盞該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈，每天正常工作10h，一個(gè)月消耗的電能，再根據(jù)煤炭熱值求出需要煤的質(zhì)量．

解答 解：（1）蓄電池儲(chǔ)存的電能：W=UQ=UIt=12V×150A×3600s=6.48×10⁶J．
（2）電池板吸收的太陽能的功率P=1000W/m²×0.5m²=500W，
太陽能電池板的輸出功率P′=20%×500W=100W；
（3）10盞該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈的總功率：
P=10×60W=600W=0.6kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，一天消耗的電能：
W=Pt=0.6kW×10h=6kW•h=6×3.6×10⁶J=2.16×10⁷J，
一個(gè)月用電：
W_總=2.16×10⁷J×30=6.48×10⁸J，
則由Q=mq可得，需要煤炭的質(zhì)量m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{{W}_{總}}{q}$=$\frac{6.48×1{0}^{8}J}{3×1{0}^{7}J}$=21.6kg
答：（1）蓄電池充足一次電可儲(chǔ)存的能量是6.48×10⁶J；
（2）太陽能電池板的輸出功率為100W；
（3）個(gè)月消耗的電能相當(dāng)于完全燃燒煤炭21.6kg．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了電功率、電功的計(jì)算，電功與熱量的綜合計(jì)算，關(guān)鍵是通過太陽能電池板主要技術(shù)參數(shù)獲取有用的信息．