Question

20．閱讀短文，回答問題．
如圖所示，目前很多城市已經(jīng)使用了風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)．風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)同時安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板，有風(fēng)時通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)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，供路燈照明使用．
該型號路燈的部分技術(shù)參數(shù)如表，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，額定功率是指風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速時風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率．

風(fēng)力發(fā)電	額定風(fēng)速	4m/s
	額定功率	320W
	啟動風(fēng)速	2m/s
太陽能發(fā)電	平均輸出功率	100W
	電池板面積	0.8m2
	光電轉(zhuǎn)換效率	10%
路燈	額定電壓	24V
	額定功率	50W
	效率	90%

（1）下列過程中，主要把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的是D
A．太陽能發(fā)電    B．風(fēng)力發(fā)電
C．路燈發(fā)光        D．蓄電池充電
（2）路燈正常工作時的電流為2.1A，10min內(nèi)消耗的電能為3×10⁴J．
（3）中午，太陽每秒鐘照射到電池板每平方米面積上的光能約為1500J，則此時太陽能電池板輸出電能的實(shí)際功率約為120W．
（4）無風(fēng)的晴天，光照5h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能只提供路燈照明，可使路燈正常工作12h．
（5）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的3次方成正比．在平均風(fēng)速為6m/s的晚上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池充電．此時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均輸出功率約為1080W．如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個晚上工作時間為8h，在這段時間內(nèi)，通過風(fēng)力發(fā)電使蓄電池儲存的電能為8.24kW•h．

Answer 1

分析 （1）逐項(xiàng)分析各過程中能量轉(zhuǎn)化，從而得出答案；
（2）由表格知路燈的額定電壓和額定功率，由P=UI計(jì)算路燈正常工作時的電流，由W=Pt計(jì)算10min內(nèi)消耗的電能；
（3）太陽每秒鐘照射到電池板每平方米面積上的光能約為1500J，光電轉(zhuǎn)換效率10%，由此計(jì)算太陽能電池板輸出電能的實(shí)際功率；
（4）由表中數(shù)據(jù)，先計(jì)算光照5h太陽能電池板產(chǎn)生的電能，再由P=$\frac{W}{t}$計(jì)算可使路燈正常工作時間；
（5）由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的3次方成正比和表中數(shù)據(jù)計(jì)算平均輸出功率；
風(fēng)力發(fā)電機(jī)讓路燈正常工作外還給蓄電池充電，即W_電=W_路燈+W_蓄電池，由此計(jì)算．

解答 解：
（1）A．太陽能發(fā)電是太陽能轉(zhuǎn)化為電能；
B．風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；
C．路燈發(fā)光是電能轉(zhuǎn)為光能；
D．蓄電池充電是電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能．故選D；
（2）由表格知路燈的額定電壓24V，額定功率50W，
由P=UI可得路燈正常工作時的電流，I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{50W}{24V}$≈2.1；
10min內(nèi)消耗的電能：W=P_額t=50W×10×60s=3×10⁴J；
（3）太陽每秒鐘照射到電池板每平方米面積上的光能約為1500J，電池板面積0.8m²，光電轉(zhuǎn)換效率10%，
所以太陽能電池板輸出電能的實(shí)際功率：P_輸出=1500J/s•m²×0.8m²×10%=120W；
（4）由題知：W_輸出=W_路燈，
由P=$\frac{W}{t}$有：P_輸出t=P_額t_路燈，
路程正常工作時間：t_路燈=$\frac{{P}_{輸出}}{{P}_{額}}$×t=$\frac{120W}{50W}$×5h=12h；
（5）因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的3次方成正比，即有：$\frac{{P}_{1}}{（{v}_{1}）^{3}}$=$\frac{{P}_{2}}{（{v}_{2}）^{3}}$，
由表中數(shù)據(jù)知，風(fēng)速4m/s時功率為320W，
所以：$\frac{320W}{（{4m/s）}^{3}}$=$\frac{{P}_{平均}}{（{6m/s）}^{2}}$
解得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均輸出功率：P_平均=1080W；
由題知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)讓路燈正常工作外還給蓄電池充電，即W_{發(fā)電機(jī)}=W_路燈+W_蓄電池，
所以風(fēng)力發(fā)電使蓄電池儲存的電能：
W_蓄電池=W_{發(fā)電機(jī)}-W_路燈=P_平均t′-P_額t′=1.08kW×8h-0.05kW×8h=8.24kW•h．
故答案為：（1）D；（2）2.1；3×10⁴；（3）120；（4）12；（5）1080；8.24．

點(diǎn)評 本題通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能發(fā)電考查了功和功率計(jì)算公式的應(yīng)用，熟練運(yùn)用公式、能從表中獲取有用信息是解題的關(guān)鍵．