Question

10．市环保局研究表明：机动车的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”．“减少污染排放，还我一片蓝天”成为每一个公民的责任．
措施一：有关部门针对“节能减排”采取引进太阳能路灯，分布在部分绿地和大街两旁．如图所示的路灯用新型环保（无汞）LED节能灯，又称冷光灯，将电能直接转化为光能
（1）从能的转化角度分析 LED灯较白炽灯节能的原因是LED灯将电能直接转化为光能，减小能量损耗，而白炽灯将电能转化为光能和热能．
（2）根据“路灯系统说明”计算：电池充满电后可以工作12小时，这期间消耗多少电能？

措施二：将汽车由燃烧汽油、柴油等改为使用电力，是从源头减少“霾”的重要措施．某款以磷酸铁锂电池为动力的电动汽车，其电池部分技术参数如表所示．

电池类型	电池标准容量/安•时	充电电压/伏	充电时间/时
磷酸铁锂	200	380	3.8

（3）给这款电动汽车充电，则充电机的正常输出功率为多少？
（4）若电动车以54千米/时的正常速度匀速行驶时的输出功率是36千瓦，计算此时的阻力．

Answer 1

分析 （1）用电器工作的过程，就是电流做功的过程，也是电能转化成其他形式能的过程；
（2）由路灯系统说明可知电池的工作功率，根据W=Pt求出电池充满电后可以工作12小时消耗的电能；
（3）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{UIt}{t}$求出充电机的正常输出功率；
（4）电动车正常速度匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，二力大小相等，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出其大小．

解答 解：（1）白炽灯发光时，电能转化为内能，内能一部分转化为光能，一部分散失，由于灯丝温度很高，损失的内能较多；
而灯发光时，电能直接转化为光能，没有内能损失．所以，灯比白炽灯节能；
（2）电池的电功率P=40W=0.04kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，电池充满电后可以工作12小时消耗的电能：
W=Pt=0.04kW×12h=0.48kW•h；
（3）充电机的正常输出功率：
P_充=$\frac{W}{t}$=$\frac{UIt}{t}$=$\frac{380V×200A•h}{3.8h}$=2×10⁴W；
（4）因电动车正常速度匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，此时的阻力：
f=F=$\frac{{P}_{输出}}{v}$=$\frac{36×1{0}^{3}W}{\frac{54}{3.6}m/s}$=2400N．
答：（1）LED灯将电能直接转化为光能，减小能量损耗，而白炽灯将电能转化为光能和热能；
（2）电池充满电后可以工作12小时，这期间消耗0.48kW•h的电能；
（3）充电机的正常输出功率为2×10⁴W；
（4）若电动车以54千米/时的正常速度匀速行驶时的输出功率是36千瓦，此时的阻力为2400N．

点评 本题考查了能量的转化和电功公式、电功率公式、功率公式以及二力平衡条件的应用，从说明书和表格中获取有用的信息是关键．