题目内容

1.如图所示是风光互补路灯系统,它具备了风能和太阳能产品的双重优点:该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池,在风、光都具备时可以同时发电.某种型号的风光互补路灯技术参数如下:
风力发电额定功率风力额定风速风力发电机启动风速路灯额定电压路灯额定功率太阳能电池板平均输出功率
260W8m/s3m/s24V60W100W
(1)如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/(s•m2)(1s辐射在每1m2上的光能为800J),若太阳能电池板的面积为1.25m2,太阳能电池光电转换效率为多少?
(2)假设路灯每晚工作10h,求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能.
(3)在平均风速为8m/s的晚上,风力发电机除了保障路灯正常工作外,同时还给蓄电池充电,如果风力发电机一晚上工作时间为8h,则在这段时间内蓄电池储存电能是多少kW•h?

分析 (1)已知太阳光照射到地面时的辐射功率和电池板的面积,可以得到太阳能电池板接收到的总功率;电池板的输出功率与总功率之比就是转换效率;
(2)已知路灯的额定功率和额定电压,利用I=$\frac{P}{U}$计算正常工作的电流;已知额定功率和工作时间,利用W=Pt得到每天消耗的电能;
(3)已知风力发电的额定功率和发电时间,可以得到获得的电能,减去路灯消耗的电能就是蓄电池储存的电能.

解答 解:
(1)太阳能电池板接收到的总功率:P总=800W/m2×1.25 m2=1000W,
太阳能电池板平均输出功率P出=100W,
所以光电转换效率为:η=$\frac{{W}_{输出}}{{W}_{接收}}=\frac{{P}_{输出}t}{{P}_{接收}t}=\frac{{P}_{输出}}{{P}_{接收}}=\frac{100W}{1000W}$=10%;
(2)由P=UI可得,路灯正常工作的电流为:I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}=\frac{60W}{24}$=2.5A;
路灯每晚消耗的电能为:W=PLt=60W×10×3600s=2.16×106J;
(3)风速为8m/s,风力发电额定功率为260W,所以工作8h蓄电池储存的电能:W=P额t风-P灯t灯=0.26kW×8h-0.06kW×8h=1.6kW•h.
答:(1)太阳能电池光电转换效率为10%;(2)路灯正常工作时每晚消耗的电能2.16×106J;(3)在平均风速为8m/s的晚上,工作时间为8h,蓄电池储存电能是1.6kW•h.

点评 本题考查了电功率、效率公式的灵活运用,要能从表格中获取有用信息.对于此类结合现代科技考查物理知识的题目,是现在中考的热点,解决此类问题时要紧扣物理考点,认真分析作答.

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