Question

【題目】如圖是我市新農(nóng)村建設(shè)中一道靚麗的風(fēng)景﹣風(fēng)光互補(bǔ)路燈，“有風(fēng)無(wú)光”風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，“有光無(wú)風(fēng)”太陽(yáng)能電池板發(fā)電，二者皆備時(shí)同時(shí)發(fā)電，并日夜蓄能，某型號(hào)的該路燈額定功率為50W，太陽(yáng)能電池板的面積為1m2，平均輸出功率為100W，問(wèn)：

（1）某“幸福村寨”安裝這種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”100盞，如每天路燈正常工作10h，一月（30天）消耗的電能是多少？這些電能相當(dāng)于完全燃燒多少千克的煤所放出的熱量？（煤的熱值為3.4×107J/kg）（結(jié)果保留一位小數(shù)）

（2）若太陽(yáng)能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（1s內(nèi)輻射在1m2上的太陽(yáng)能為800J），則太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為多少？

（3）從物理學(xué)的角度說(shuō)出這種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（答兩點(diǎn)即可）

Answer 1

【答案】（1）5.4×109J；158.8千克；（2）12.5%；（3）節(jié)約能源、清潔、無(wú)污染、可再生、保護(hù)環(huán)境，且易安裝等

【解析】試題分析：（1）安裝100盞這種“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”的總功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的總時(shí)間：t=30t1=30×10h=300h，根據(jù)公式P=W/t得，安裝100盞這種路燈一月（30天）消耗的電能：W=Pt=5kW×300h=1500kWh=5.4×109J，根據(jù)題意知，煤完全燃燒所放出的熱量Q放=W=5.4×109J，根據(jù)公式Q=mq得，需要完全燃燒的煤的質(zhì)量：m=Q放/q=5.4×109J/3.4×107J/kg≈158.8kg；（2）太陽(yáng)能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（即：1s內(nèi)輻射在1m2上的太陽(yáng)能W太=800J），根據(jù)公式P=W/t得，電池板1s內(nèi)平均輸出電能：W電=P輸出t=100W×1s=100J，則太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)化效率：η=W電/W太=100J/800J=12.5%；（3）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，所以利用的是太陽(yáng)能和風(fēng)能，使用這些能源的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源、清潔、無(wú)污染、可再生、保護(hù)環(huán)境，且易安裝等。