Question

风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电?有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久．下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池扳将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率．

风力发电机		太阳能电池板		蓄电池
最小启动风速	1.0m/s	电池板的面积	0.5m2	蓄电池容量	150mA?h
最小充电风速	2.0m/s	光电转化效率	16%	额定电压	12V
最大限制风速	12.0m/s
最大输出功率	4000W

（1）能源的种类繁多，人们从不同角度对能源进行分类太阳能和风能都属于______．
 A．二次能源 B．可再生能源 C．常规能源 D．非清洁能源
（2）风力发电机是根据______原理发电的，利用风力发电时，是将______能转化为______能
（3）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为______W
（4）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W?此时风速为______m/s．
（5）充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时，为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过______h
（6）某城市一道路的路灯采用该型号风光互补路灯照明，已知路灯的规格为“12V、70 W”路灯共1000盏，每天正常工作10 h，则一天消耗的电能为______kW?h，如果用烧煤发出的电对该道路的路灯供电，已知煤电转换关系为β=380 g/?则一个月需要烧煤______t（一个月以30天计）．

Answer 1

【答案】分析：（1）像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期内不能从自然界得到补充的能源叫不可再生能源．
（2）发电机是根据电磁感应原理制成的，判断其能量转化，要看清该过程中的初始能量和最终形成的能量，进而判断出能量的转化过程．
（3）知道太阳能电池板的面积、光电转化效率，知道当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率，利用效率公式求太阳能电池板的输出功率．
（4）知道发电机的最大输出功率和最大限制风速，风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，可求功率与风速的具体关系，再求风力发电机的输出功率为50W?时的风速．
（5）知输出功率和额定电压，可求正常输出电流，又知道蓄电池的容量，使用时放电至余留20%停止电能输出，求出放电量，根据电流定义式可求出放电时间．
（6）知道路灯的额定电压和额定功率，可求总功率，再利用W=Pt求消耗的电能；一个月按30天计算，求出一个月用电，再根据煤电转换关系求需要煤的质量．
解答：解：
（1）太阳能、风能属于可再生能源，故选B；
（2）风力发电机是根据电磁感应原理发电的，利用风力发电时，是将机械能（风能）转化为电能；
（3）P_输出=P/m²×0.5m²×16%=1000W/m²×0.5m²×16%=80W；
（4）由题知，风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，即P=kv³，
∵发电机的最大输出功率为400W、最大限制风速为12m/s，则400W=k×（12m/s）³，
∴k=，
∵P=kv³，
∴风力发电机的输出功率为50W时的风速：
v==6m/s．
（5）∵P=UI，
∴I==，
使用时放电至余留20%停止电能输出，放电量Q=150Ah×（1-20%）=120Ah，
∵I=，
∴放电时间：
t===14.4h．
（6）知路灯总功率：
P=70W×1000=70kW，
一天消耗的电能：
W=Pt=70kW×10h=700kW?h；
一个月用电：
W_总=700kW?h×30=21000kW?h，
∵煤电转换关系为β=380g/（kW?h），
∴需要煤的质量：
m=W_总×β=380g/（kW?h）×21000kW?h=7980000g=7.98t．
故答案为：（1）B；（2）电磁感应；机械；电；（3）80；（4）6；（5）14.4；（6）700；7.98．
点评：本题为电学、热学综合题，综合考查了学生对所学知识的应用能力，要求灵活运用所学知识，属于难题！