Question

【題目】如圖所示是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12 kW，太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)光輻射的功率為1 kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光．

(1)無(wú)風(fēng)的晴天，光照6 h，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10 h，則路燈消耗的電能是多少千瓦時(shí)？太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率η光為多大？

(2)在某一有風(fēng)的晴天，經(jīng)3 h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7 h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為多大？

Answer 1

【答案】(1)20%.(2)10 m/s.

【解析】

（1）已知路燈的額定功率和工作時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出路燈正常工作10h消耗的電能；知道光電池接收太陽(yáng)光輻射的功率和光照時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出光電池接收的太陽(yáng)能；根據(jù)效率的公式求出光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率；
（2）根據(jù)路燈的額定功率和工作時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出路燈正常工作7h消耗的電能；運(yùn)用公式W=Pt和效率求出光電池產(chǎn)生的電能；用路燈消耗的總電能減去光電池產(chǎn)生的電能，就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能；根據(jù)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，求出消耗的風(fēng)能；根據(jù)功率公式求出風(fēng)的功率；根據(jù)風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系得出當(dāng)時(shí)的風(fēng)速。

（1）路燈工作t1=10h消耗的電能：W電1=P燈t1=0.12kW×10h=1.2kWh；
光照t2=6h，光電池接收的太陽(yáng)能：W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；

光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率：；

（2）路燈工作t3=7h消耗的電能：W電2=P燈t3=0.12kW×7h=0.84kWh；

光照t4=3h，光電池接收的太陽(yáng)能：W光2=P光×t4=1kW×3h=3kWh；

W光電=η電W光2=20%×3kWh=0.6kWh；

風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能：W風(fēng)電=W電2-W光電=0.84kWh-0.6kWh=0.24kWh；

消耗的風(fēng)能：，

風(fēng)的功率為：，根據(jù)風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系可知此時(shí)的風(fēng)速為10m/s。

答：（1）無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是1.2kWh；光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的功率為20%；

（2）在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為10m/s。