Question

14．某市高速出口有100盞風(fēng)光互補路燈成了一道靚麗的風(fēng)景，如圖一，風(fēng)光互補路燈系統(tǒng)同時安裝了風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板，有風(fēng)時通過風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電，有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中．如圖二是風(fēng)光互補路燈系統(tǒng)原理框圖．為了節(jié)能該路燈采用LED燈照明．下表為某型號風(fēng)光互補路燈系統(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間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達到最大限制風(fēng)速時風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率．

太陽能電池板	風(fēng)力發(fā)電機	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
太陽能電池板平均輸出功率100W	最大輸出功率400W	額定電壓12V	額定功率60W

（1）該型號LED燈正常工作時的電流為2.5安；
（2）蓄電池充滿電時，儲存的電能為6.48×10⁶焦；
（3）每盞風(fēng)光互補的路燈整機質(zhì)量為35千克，燈桿底部跟地面上底板的總接觸面積約為25厘米²，則每盞風(fēng)光互補路燈對地面上底板的壓強為多少？
（4）這100盞該型號風(fēng)光互補路燈，每天正常工作10h，一個月消耗多少電能？如果用火力發(fā)電供電，則一個月需要消耗煤炭多少kg？（已知火力發(fā)電時，發(fā)1度電需煤0.4kg，一個月以30天計）

Answer 1

分析 （1）該型號LED燈正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出正常工作時的電流；
（2）知道蓄電池的容量和額定電壓，根據(jù)W=UIt求出蓄電池充滿電時儲存的電能；
（3）每盞風(fēng)光互補的路燈對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出每盞風(fēng)光互補路燈對地面上底板的壓強；
（4）根據(jù)W=Pt求出100盞該型號風(fēng)光互補路燈，每天正常工作10h，一個月消耗的電能，從而計算出一個月需要消耗煤炭的質(zhì)量．

解答 解：（1）該型號LED燈正常工作時的電壓為24V，功率為60W，
由P=UI可得，正常工作時的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{24V}$=2.5A；
（2）蓄電池充滿電時，儲存的電能：
W=UIt=12V×150A×3600s=6.48×10⁶J；
（3）每盞風(fēng)光互補路燈對地面上底板的壓力：
F=G=mg=35kg×9.8N/kg=343N，
每盞風(fēng)光互補路燈對地面上底板的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{343N}{25×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.372×10⁵Pa；
（4）100盞該型號風(fēng)光互補路燈的總功率：
P=100×60W=6000W=6kW，
一天消耗的電能：
W=Pt=6kW×10h=60kW•h，
一個月用電：
W_總=60kW•h×30=1800kW•h，
因火力發(fā)電時，發(fā)1度電需煤0.4kg，
所以，一個月需要消耗煤炭的質(zhì)量：
m=$\frac{1800kW•h}{0.4kg/kW•h}$=4500kg．
答：（1）2.5；
（2）6.48×10⁶；
（3）每盞風(fēng)光互補路燈對地面上底板的壓強為1.372×10⁵Pa；
（4）這100盞該型號風(fēng)光互補路燈，每天正常工作10h，一個月消耗1800kW•h的電能；如果用火力發(fā)電供電，則一個月需要消耗煤炭4500kg．

點評 本題為電學(xué)、力學(xué)綜合題，綜合考查了學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力，要求靈活運用所學(xué)知識，還要仔細(xì)閱讀題目，要學(xué)會從題目所給信息中找到解題有用的信息，有一定的難度．