Question

【題目】如圖是一種配有風力發電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為η光 ．

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

（1）無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產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？光電池將光能轉化為電能的效率η光為多大？
（2）在有風的晴天，經3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？

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，光電池接收的太陽能：

W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；

光電池將光能轉化為電能的效率：

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，光電池接收的太陽能：

W光2=P光×t4=1kW×3h=3kWh；

根據公式η電= ×100%可知光電池產生的電能：

W光電=η電W光2=20%×3kWh=0.6kWh；

風力發電機產生的電能：

W風電=W電2﹣W光電=0.84kWh﹣0.6kWh=0.24kWh；

根據公式η風= ×100%，

可知消耗的風能：

W風= = =6kWh；

風的功率為：

P= = =2kW；

根據風功率與風速之間的關系可知此時的風速為10m/s

【解析】（1）已知路燈的額定功率和工作時間，運用公式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光輻射的功率和光照時間，運用公式W=Pt求出光電池接收的太陽能；
最后根據公式η= ×100%求出光電池將光能轉化為電能的效率；（2）根據路燈的額定功率和工作時間，運用公式W=Pt求出路燈正常工作7h消耗的電能；
運用公式W=Pt和η= ×100%求出光電池產生的電能；
用路燈消耗的總電能減去光電池產生的電能，就是風力發電機產生的電能；
根據風能轉化為電能的效率為4%，求出消耗的風能；
根據功率公式P= 求出風的功率；
據風功率與風速之間的關系，得出當時的風速．