Question

【題目】如圖是我市新農村建設中一道靚麗的風景﹣風光互補路燈，“有風無光”風力發電機發電，“有光無風”太陽能電池板發電，二者皆備時同時發電，并日夜蓄能，某型號的該路燈額定功率為50W，太陽能電池板的面積為1m2 ， 平均輸出功率為100W，問：

（1）某“幸福村寨”安裝這種“風光互補路燈”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）（結果保留一位小數）
（2）若太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（1s內輻射在1m2上的太陽能為800J），則太陽能電池板的光電轉化效率為多少？
（3）從物理學的角度說出這種“風光互補路燈”的優點有哪些？（答兩點即可）

Answer 1

【答案】
（1）解：安裝100盞這種“風光互補路燈”的總功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的總時間：t=30t1=30×10h=300h，根據公式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，根據題意知，煤完全燃燒所放出的熱量Q放=W=5.4×109J，根據公式Q=mq得，需要完全燃燒的煤的質量：m=Q放/q=5.4×109J/3.4×107J/kg≈158.8kg
（2）解：太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（即：1s內輻射在1m2上的太陽能W太=800J），根據公式P=W/t得，電池板1s內平均輸出電能：W電=P輸出t=100W×1s=100J，則太陽能電池板的光電轉化效率：η=W電/W太=100J/800J=12.5%
（3）解：風光互補發電機，將風能和太陽能轉化為電能，所以利用的是太陽能和風能，使用這些能源的優點是節約能源、清潔、無污染、可再生、保護環境，且易安裝等
【解析】利用電功率計算公式的推導公式求電能，結合燃料的熱值求消耗燃料的質量，太陽能的優點主要有可再生，無污染等.
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解燃料的熱值的相關知識，掌握熱值（q ）：1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，單位是：焦耳/千克．燃料燃燒放出熱量計算：Q放 =qm；（Q放 是熱量，單位是：焦耳；q是燃燒值，單位是：焦/千克；m 是質量，單位是：千克，以及對電功計算公式的應用的理解，了解利用W=UIt計算電功時注意：①式中的W.U.I和t是在同一段電路； ②計算時單位要統一；③已知任意的三個量都可以求出第四個量．計算電功還可用以下公式：W=I2Rt ；W=Pt；W=U2 /R*t．