Question

1．目前，一种可移动的太阳能红绿灯开始在不少城市的十字路口“站岗”．这种红绿灯具有节能和灵活的特点，可大大减轻交警的工作压力．这种太阳能红绿灯的主要技术参数见表．白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电．在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作，如图所示．

光电转换效率η	有效受光面积S	工作电压U	每个信号灯 规格U、P	使用条件T
20%	2㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

（1）这种太阳能红绿灯底部装有4个轮子，可轻易移动到需要临时交通疏导或停电的地段．这4个轮子的作用是用用滚动代替滑动的方法来减小摩擦．
（2）这种太阳能红绿灯分前、后、左、右四组，每组又由红、黄、绿三灯组成，共有12个信号灯．它正常工作时，干路电流是多大？
（3）设一天有效受光时间为8h，每平方米的面积上太阳辐射的功率P₀=10³W，则这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是多少kW•h？

Answer 1

分析 （1）减小摩擦力的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③使接触面彼此分离；④用滚动摩擦代替滑动摩擦；
（2）到十字路口去观察（注意安全），虽然共有12个信号灯，但是每组里面的红绿灯不是同时工作的，同一时刻每组里只有一个灯工作，
即同一时刻共有4个灯工作（可以查询网页了解），所以可以求出太阳能红绿灯正常工作时的总功率，再利用I=$\frac{P}{U}$求正常工作电流；
（3）知道有效受光面积和每平方米的面积上太阳辐射的功率，可求太阳能电池板接收太阳辐射的总功率；
利用W=Pt求一天太阳能电池板获得的总太阳能，知道光电转换效率，再利用η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{总}}$×100%的变形公式W_电=ηW_总求阳能红绿灯电池板一天获得的电能．

解答 解：（1）太阳能红绿灯底部装有4个轮子，是用滚动代替滑动来减小摩擦．
（2）太阳能红绿灯正常工作时的总功率：
P=4P₁=4×30W=120W，
由P=UI得，太阳能红绿灯正常工作时干路电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{120W}{24V}$=5A．
（3）太阳能电池板接收太阳辐射的总功率：
P_总=SP₀=2m²×10³W/m²=2000W=2kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，一天太阳能电池板获得的总太阳能：
W_总=P_总t=2kW×8h=16kW•h，
由η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{总}}$×100%得，一天太阳能转化的电能：
W_电=ηW_总=20%×16kW•h=3.2kW•h．
答：（1）滚动代替滑动；
（2）它正常工作时，干路电流是5A；
（3）这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是3.2kW•h．

点评 本题考查学生对减小摩擦的方法、电功公式、电功率公式的掌握和运用，能从表中得出相关信息并利用好是正确解题的关键，综合性强，难度较大．