Question

3．为创建全国“环保节能模范城市”，武汉市新建的小区将普遍安装太阳能路灯．如图甲所示是某型号太阳能路灯，图乙是它的结构示意图，图丙是该太阳能路灯的技术参数．

（1）白天，太阳能电池板的能量转化情况是：太阳能→电能→化学能．太阳能属于一次能源（选填“一次能源”或“二次能源”）．
（2）太阳能路灯专用控制器实质上是一个由光、声音和时间控制的单刀多掷开关 （如图乙中的S所示）．晚上要让电灯发光，控制器将控制开关S与c触点接触；铅酸蓄电池在充电过度或放电过度的情况下均会缩短使用寿命，为了避免铅酸蓄电池过充或过放，控制开关S与b触点接触即可．
（3）经测试．在太阳能电池板不工作的情况下，该太阳能路灯最多可持续发光40h，则铅酸蓄电池最多能储存大约多少千瓦时的电能？
（4）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为1000W/m²（辐射在每平方米面积上的光能为1000W），太阳能电池光电转换效率为8%，则太阳能电池板的面积为多大？

Answer 1

分析 （1）太阳能电池板就是将太阳能转化为电能的装置，这种电能再以化学能的形式储存在电池中；
一次能源：直接来自自然界而未经加工转换的能源，例如化石燃料、太阳能、水能、生物燃料；
二次能源：由一次能源直接或间接转换而来的能源：煤气、氢能、电能、汽油、沼气．
（2）开关S与c点接触时，电路闭合，铅酸蓄电池工作，电灯发光，与b点接触时，太阳能电池板对铅酸蓄电池充电．
（3）已知灯泡的功率和连续工作时间，根据公式W=Pt可求最多储存的电能．
（4）已知储存的电能和太阳光照射到地面时的辐射功率以及太阳能电池光电转换率可求太阳能电池板的面积．

解答 解：
（1）太阳能路灯的电池板白天将太阳能转化为电能，同时对蓄电池充电，进而将电能转化为化学能；
太阳能能够从自然界直接获得，属于一次能源．
（2）晚上要让电灯发光，开关S必须与c点接触，电路闭合，铅酸蓄电池工作．太阳能电池板对铅酸蓄电池充电时开关与b点接触．
（3）铅酸蓄电池最多能储存电能W=Pt=0.01kw×4×10h=0.4kw•h．
（4）太阳能电池板1s产生的电能为：W=P′t₁=40W×1s=40J
因为W=P₁t₁ηS
所以太阳能电池板的面积S=$\frac{W}{{P}_{1}{t}_{1}η}$=$\frac{40J}{1000W/{m}^{2}×1s×8%}$=0.5m²．
故答案为：（1）太阳能→电能→化学能；一次能源；（2）c；b；（3）铅酸蓄电池最多能储存大约0.4千瓦时的电能；（4）电池板的面积为0.5m²．

点评 本题考查了能量的相互转化、能源的分类，电路的连接和电能的计算以及太阳能的利用，我们不但要学会从题目所给信息中找到有用的数据，更要学会环保节能，