Question

（2013?吳江市一模）如圖所示為一種太陽能照明燈，太陽能電池板供1只“220V 40W”的電子節(jié)能燈工作，若太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3m²．地球上該處與太陽光垂直的表面接收的太陽輻射能可表示為7.2×10⁴J/（ min．m²），太陽光照一天，恰好可供電子節(jié)能燈工作10h．假設(shè)太陽光一直垂直照射太陽能電池板，不考慮天氣影響，每天以8h計算．問：
（1）電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時消耗的電能是多少？
（2）太陽能電池板在一天時間里吸收的能量是多少？
（3）太陽能照明燈利用太陽能的效率大約是多少？

Answer 1

分析：（1）已知電子節(jié)能燈的功率和工作時間，根據(jù)W=Pt計算消耗的電能；
（2）已知太陽光垂直的表面接收的太陽輻射能、時間和有效面積，代入數(shù)值計算即可；
（3）已知電子節(jié)能燈燈的額定功率和工作時間，據(jù)公式W=Pt可以計算出燈所消耗的電能W_有用；又知太陽能電池吸收的太陽能W_總，故再利用效率的計算公式計算即可．

解答：解：（1）P=40W，t₁=1h=3600s，
∵W=Pt
∴電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時消耗的電能：
W=Pt=40W×3600s=1.44×10⁵J；
（2）t₂=8h=480min，S=0.3m²，
則太陽能電池板在一天時間里吸收的能量：
W_總=7.2×10⁴J/（min．m²）×480min×0.3m²=1.04×10⁷J；
（3）t₃=10h=36000s，
∵W=Pt
∴燈所消耗的電能是：W_有用=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶ J；
故太陽能照明燈利用太陽能的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

1.44×106J

1.04×107J

×100%≈13.8%．
答：（1）電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時消耗的電能是1.44×10⁵J；
（2）太陽能電池板在一天時間里吸收的能量是1.04×10⁷J；
（3）太陽能照明燈利用太陽能的效率大約是13.8%．

點評：本題綜合考查了消耗電能的計算、效率的計算，以及利用所學(xué)知識解決實際問題（新開發(fā)的太陽能照明燈能量轉(zhuǎn)化問題），加強了學(xué)生的節(jié)能意識．