Question

3．為了體現(xiàn)綠色奧運的理念，2008年奧運會前，奧運場館外的照明燈全部換成了如圖所示的太陽能節(jié)能燈，上表提供了太陽能電池板及照明燈的有關(guān)參數(shù)．

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	節(jié)能燈額定電壓U
40%	0.5m2	24V

（1）若每天有效受光時間為6h，每平方的面積上太陽輻射的功率為10³w，求這種太陽能電池板每天獲得的電能．
（2）若每天獲得的電能可使一只太陽能照明燈連續(xù)正常工作40h，求這種照明燈的額定功率．
（3）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)這種節(jié)能燈的發(fā)光效果與更換前的200w 的白熾燈相當(dāng)．為了緩解用電高峰電力緊張的矛盾，北京地區(qū)使用了“分時電（能）表”．下表是采用分時計費前、后電費價目表：

	原電表計費方法	分時電表計費方法
時間范圍	全天	高峰期	低谷期
		6：00～22：00	22：00～次日6：00
單價（元/度）	0.48	0.50	0.30

則更換之前，每盞200w燈每年使用分時電表后，比原來節(jié)省多少元電費？（每盞燈每天工作時間從下午5：00--凌晨3：00 一年按365天計算）

Answer 1

分析 （1）太陽能電池板獲取的太陽能是總功，轉(zhuǎn)化為的電能是有用的．
（2）由P=$\frac{W}{t}$計算照明燈的額定功率．
（3）先計算高峰與低谷期燈消耗電能，低谷期節(jié)省電費與高峰期多消耗電費差就是節(jié)約的電費．

解答 解：
（1）每平方的面積上太陽輻射的功率為10³W=1kW，
太陽能電池板每天獲得的能量：W_總=Pt=1kW×6h×0.5=3kW•h=1.08×10⁷J，
根據(jù)效率公式，W_電=W_總×η=1.08×10⁷J×40%=4.32×10⁶J=1.2kW•h；
（2）每天獲得的電能可使一只太陽能照明燈連續(xù)正常工作40h，所以照明燈的額定功率：
P=$\frac{{W}_{電}}{t}$=$\frac{1.2kW•h}{40h}$=0.03kW=30W；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，
每盞燈每天工作時間從下午5：00--凌晨3：00，
用電高峰期一年消耗電能：W_高=Pt_高=0.2kW×（22h-17h）×365=365kW•h，
用電高峰期一年多付出電費：365kW•h×（0.5元/kW•h-0.48元/kW•h）=7.3元；
用電低谷期一年消耗電能：W_低=Pt_低=0.2kW×（24h-22h+3h）×365=365kW•h，
用電低谷期一年少付出電費：365kW•h×（0.5元/kW•h-0.3元/kW•h）=73元；
節(jié)省的電費：73元-7.3元=65.7元．
答：（1）這種太陽能電池板每天獲得的電能1.2kW•h．
（2）這種照明燈的額定功率30W．
（3）比原來節(jié)省65.7元電費．

點評 本題考查學(xué)生對電功、電功率計算公式的應(yīng)用熟練程度，在電費的節(jié)約計算中要正確找到燈泡在高峰和低俗期的工作時間．