Question

【題目】如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽(yáng)光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光 ．

風(fēng)速（m/s）	2	4	6	8	10	12	16
風(fēng)功率（W）	15	125	420	1000	2000	3375	8000

（1）無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kWh？光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率η光為多大？
（2）在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：路燈工作t1=10h消耗的電能：

W電1=P燈t1=0.12kW×10h=1.2kWh；

光照t2=6h，光電池接收的太陽(yáng)能：

W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；

光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率：

η電= ×100%= ×100%=20%

（2）解：路燈工作t3=7h消耗的電能：

W電2=P燈t3=0.12kW×7h=0.84kWh；

光照t4=3h，光電池接收的太陽(yáng)能：

W光2=P光×t4=1kW×3h=3kWh；

根據(jù)公式η電= ×100%可知光電池產(chǎn)生的電能：

W光電=η電W光2=20%×3kWh=0.6kWh；

風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能：

W風(fēng)電=W電2﹣W光電=0.84kWh﹣0.6kWh=0.24kWh；

根據(jù)公式η風(fēng)= ×100%，

可知消耗的風(fēng)能：

W風(fēng)= = =6kWh；

風(fēng)的功率為：

P= = =2kW；

根據(jù)風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系可知此時(shí)的風(fēng)速為10m/s

【解析】（1）已知路燈的額定功率和工作時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出路燈正常工作10h消耗的電能； 知道光電池接收太陽(yáng)光輻射的功率和光照時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出光電池接收的太陽(yáng)能；
最后根據(jù)公式η= ×100%求出光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率；（2）根據(jù)路燈的額定功率和工作時(shí)間，運(yùn)用公式W=Pt求出路燈正常工作7h消耗的電能；
運(yùn)用公式W=Pt和η= ×100%求出光電池產(chǎn)生的電能；
用路燈消耗的總電能減去光電池產(chǎn)生的電能，就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能；
根據(jù)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，求出消耗的風(fēng)能；
根據(jù)功率公式P= 求出風(fēng)的功率；
據(jù)風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系，得出當(dāng)時(shí)的風(fēng)速．