Question

17．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(shí)安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，并將電能儲(chǔ)存至蓄電池中，供路燈照明使用．某種型號(hào)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下：

風(fēng)力發(fā)電 額定輸出功率	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(yáng)能電池板 平均輸出功率
270W	9m/s	3m/s	24V	60W	180W

（1）如果太陽(yáng)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(yáng)能電池板的面積為1.25m²，則該太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為18%．無(wú)風(fēng)的晴天，光照5h，太陽(yáng)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15h．
（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理發(fā)電的．已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比．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(shí)還給蓄電池充電．此時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均輸出功率約為15.5W．如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個(gè)晚上工作時(shí)間為8h，在這段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電使蓄電池儲(chǔ)存的電能為0.124 kW•h．

Answer 1

分析 （1）已知太陽(yáng)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(yáng)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；
計(jì)算光照5h太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能，由P=$\frac{W}{t}$計(jì)算能使燈泡正常工作的時(shí)間；
（2）發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的；
根據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比求出發(fā)電機(jī)的功率；由W=Pt計(jì)算通過(guò)風(fēng)力發(fā)電使蓄電池儲(chǔ)存的電能．

解答 解：
（1）太陽(yáng)光照射到地面時(shí)的輻射功率為800J/（s?m²）=800W/m²，
太陽(yáng)能電池板接收到的總功率：P_總=800W/m²×1.25 m²=1000W，
由表格數(shù)據(jù)知，太陽(yáng)能電池板平均輸出功率P_輸出=180W，所以光電轉(zhuǎn)換效率：
η=$\frac{{P}_{輸出}}{{P}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{180W}{1000W}$×100%=18%；
光照5h，太陽(yáng)能電池輸出電能：W=ηP_輸出t=0.18kW×5h=0.9kW•h，
由表格中數(shù)據(jù)知，路燈額定功率60W，由P=$\frac{W}{t}$可得能使燈泡正常工作的時(shí)間：
t=$\frac{W}{{P}_{燈}}$=$\frac{0.9kW•h}{0.06kW}$=15h；
（4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理發(fā)電的；
根據(jù)題意知，發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比，所以$\frac{{P}_{額}}{{{v}_{額}}^{3}}$=$\frac{P}{{v}^{3}}$，
由表中數(shù)據(jù)可得，平均風(fēng)速為6m/s的晚上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均輸出功率：
P=$\frac{{P}_{額}{v}^{3}}{{{v}_{額}}^{3}}$=$\frac{270W×（6m/s）^{3}}{（9m/s）^{3}}$≈15.5W；
風(fēng)力發(fā)電使蓄電池儲(chǔ)存的電能：
W=Pt=0.0155kW×8h=0.124kW•h．
故答案為：（1）18；15；（2）電磁感應(yīng)；15.5；0.124．

點(diǎn)評(píng) 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(duì)于此類結(jié)合現(xiàn)代科技考查物理知識(shí)的題目，是現(xiàn)在中考的熱點(diǎn)，解決此類問(wèn)題時(shí)要緊扣物理考點(diǎn)，認(rèn)真分析作答．