Question

如图所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1只“220V 40W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m²．地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能可表示为7.2×10⁴J/（ min．m²），太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10h．假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，不考虑天气影响，每天以8h计算．问：
（1）电子节能灯正常发光一小时消耗的电能是多少？
（2）太阳能电池板在一天时间里吸收的能量是多少？
（3）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知电子节能灯的功率和工作时间，根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）已知太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能、时间和有效面积，代入数值计算即可；
（3）已知电子节能灯灯的额定功率和工作时间，据公式W=Pt可以计算出灯所消耗的电能W_有用；又知太阳能电池吸收的太阳能W_总，故再利用效率的计算公式计算即可．
解答：解：（1）P=40W，t₁=1h=3600s，
∵W=Pt
∴电子节能灯正常发光一小时消耗的电能：
W=Pt=40W×3600s=1.44×10⁵J；
（2）t₂=8h=480min，S=0.3m²，
则太阳能电池板在一天时间里吸收的能量：
W_总=7.2×10⁴J/（min．m²）×480min×0.3m²=1.04×10⁷J；
（3）t₃=10h=36000s，
∵W=Pt
∴灯所消耗的电能是：W_有用=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶ J；
故太阳能照明灯利用太阳能的效率：
η=×100%=×100%≈13.8%．
答：（1）电子节能灯正常发光一小时消耗的电能是1.44×10⁵J；
（2）太阳能电池板在一天时间里吸收的能量是1.04×10⁷J；
（3）太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是13.8%．
点评：本题综合考查了消耗电能的计算、效率的计算，以及利用所学知识解决实际问题（新开发的太阳能照明灯能量转化问题），加强了学生的节能意识．