Question

15．（電熱學(xué)問題）目前，一種可移動(dòng)的太陽能紅綠燈開始在不少城市的十字路口“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點(diǎn)，可大大減輕交警的工作壓力．這種太陽能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見下表．白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作，如圖所示．

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個(gè)信號(hào)燈規(guī)格U、P	使用條件T
30%	8m2	24V	24V、30W	-30℃～70℃

（1）在晴朗的白天，紅綠燈不工作而給蓄電池充電時(shí)，太陽能紅綠燈能量的轉(zhuǎn)化過程是太陽能能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
（2）設(shè)一天有效受光時(shí)間為6h，每平方米的面積上太陽輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少kW•h？
（3）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個(gè)信號(hào)燈．太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作幾天？它正常工作時(shí)，干路電流是多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)太陽能的特點(diǎn)和太陽能電池板、蓄電池的工作原理回答．
（2）知道有效受光面積、每平方米的面積上太陽輻射的功率，可求太陽能電池板接收太陽輻射的總功率；利用W=Pt求一天太陽能電池板獲得的總太陽能，知道光電轉(zhuǎn)換效率，再利用W_電=W_總×η求陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能；
（3）雖然十字路口共有12個(gè)信號(hào)燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時(shí)工作的，同一時(shí)刻每組里只有一個(gè)燈工作，即同一時(shí)刻共有4個(gè)燈工作（可以查詢不同網(wǎng)頁了解），所以“太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每組燈的總功率，知道提供的電能，利用t=$\frac{W}{P}$求工作時(shí)間，再利用P=UI求正常工作電流．

解答 解：（1）太陽能電池板給紅綠燈供電，是太陽能轉(zhuǎn)化成電能；多余的電能給蓄電池充電是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；
（2）太陽能電池板接收太陽輻射的總功率：P_總=8m²×1×10³W/m²=8kW，
一天太陽能電池板獲得的總太陽能：W_總=P_總t=8kW×6h=48kW•h，
一天太陽能轉(zhuǎn)化的電能：W_電=W_總×η=48kW•h×30%=14.4kW•h；
（3）同一時(shí)刻每組里只有一個(gè)燈工作，即同一時(shí)刻共有4個(gè)燈工作；
太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：
P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，
由P=$\frac{W}{P}$得，太陽能紅綠燈連續(xù)正常工作時(shí)間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{14.4kW•h}{0.12kW}$=120h=5天，
由P=UI得，太陽能紅綠燈正常工作時(shí)干路電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{120W}{24V}$=5A．
答：（1）電；化學(xué)；
（2）這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是14.4kW•h；
（3）太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作5天，它正常工作時(shí)，干路電流是5A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)電功公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用，能從表中得出相關(guān)信息并利用好是本題的關(guān)鍵．