题目内容

17．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．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，使红绿灯能工作，如图所示．这种太阳能红绿灯的主要技术参数见下表．
（1）在晴朗的白天红绿灯不工作而给蓄电池充电时，太阳能红绿灯能量的转化过程是太阳能转化为电能再转化为化学能．
（2）设一天有效受光时间为6小时，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千瓦时？
（3）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．太阳能红绿灯电池板一天获得的电能，可供它连续正常工作几天？
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
30%824V24V、30W-30℃～70℃

分析 （1）根据太阳能的特点和太阳能电池板、蓄电池的工作原理回答；
（2）知道有效受光面积、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W电=W总×η求阳能红绿灯电池板一天获得的电能；
（3）十字路口共有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（可以查询不同网页了解），所以“太阳能红绿灯正常工作时的总功率：P=4P1=4×30W=120W=0.12kW”，求出每组灯的总功率，知道提供的电能，利用t=$\frac{W}{P}$求工作时间．

解答 解：（1）太阳能电池板给红绿灯供电，是太阳能转化成电能；多余的电能给蓄电池充电是电能转化成化学能；
（2）太阳能电池板接收太阳辐射的总功率：P总=8m2×1×103W/m2=8kW，
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=8kW×6h=48kW•h，
由η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{总}}$得，一天太阳能转化的电能：W电=W总×η=48kW•h×30%=14.4kW•h；
（3）太阳能红绿灯正常工作时的总功率：P=4P1=4×30W=120W=0.12kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，太阳能红绿灯连续正常工作时间：
t=$\frac{{W}_{电}}{P}$=$\frac{14.4kW•h}{0.12kW}$=120h=120×$\frac{1}{24}$天=5天．
答：（1）太阳；电；化学．
（2）这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是14.4kW•h；
（3）太阳能红绿灯电池板一天获得的电能，可供它连续正常工作5天．

点评 本题考查学生对电功公式、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本题的关键．

练习册系列答案
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20．阅读《帕斯卡定律与液压机》一文，回答下列问题．
帕斯卡定律与液压机
1653年，法国科学家B．帕斯卡发现：封闭在容器中的静止流体，能够将加在它上面的压强大小不变地向各个方向传递．后来人们把这一结论称之为帕斯卡定律．
根据帕斯卡定律，人们制成了液压机．液压机的结构示意图如图（1）所示．在一个密闭的液缸内密封有一定量的液体（比如油或水），有大小两个活塞，其中小活塞的横截面积为S1，大活塞的横截面积为S2，当小活塞给液体施加向下的压力F1时，产生的压强p1=F1/S1，根据帕斯卡定律，液体会将该压强传递给大活塞，即在大活塞上产生大小与p1相等的压强p2，产生的压力为F2，则有p2=F2/S2，即有$\frac{{F}_{1}}{{S}_{1}}$=$\frac{{F}_{2}}{{S}_{2}}$ 或 $\frac{{F}_{2}}{{F}_{1}}$=$\frac{{S}_{2}}{{S}_{1}}$
也就是说，如果大活塞面积是小活塞面积的多少倍，那么液体作用于大活塞上的力将为小活塞对液体压力的多少倍．可见，液压机的特点就是能够将较小的力通过液体“放大”．
液压机的用途很广，例如运用液压“千斤顶”可以施加较小的力轻松地举起很重的卡车；制造能产生巨大压力的水压机，可以将铁块像揉面团一样进行锻压；也可以对金属、塑料、橡胶、木材、粉末等物品进行冲压、矫正、压装、打包、压块和压板等等操作，满足人们的需求．图（2）是一个液压千斤顶的结构示意图．

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）液压机的原理是帕斯卡定律；
（2）如果液压机的大活塞面积是小活塞面积的10倍，则液体作用在大活塞上的压力等于小活塞所受压力的10倍．
（3）图（2）的液压千斤顶在工作过程中用到了哪些物理知识？（写出两种）杠杆、压强．
8．如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后（　　）
A．电路消耗的总功率变大B．电流表的示数不变
C．电路中的总电阻变大D．电压表的示数变大
5．某同学利用电压表和电流表测量电阻R的阻值（约9Ω左右），电源选用两节干电池．
（1）将图甲中的元件正确连入电路（注意选择量程）．
（2）根据你连的电路，闭合开关前，变阻器的滑片应处于A（（选填“A”或“B”）端的位置．
（3）该同学检查电路连接正确，合上开关，可是无论怎样移动滑片，电流表示数为0，电压表示数总为3v不变，则故障的原因是电阻R断路．
（4）当P滑到某一位置时，两表读数如图乙所示，由此可知R=10Ω．你认为这个结果可靠吗？不可靠（选填“可靠”或“不可靠”），理由是应多次测量减少误差．
12．小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率．如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触． 已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压保持不变．请分析和解答以下问题：
（1）当开关S1置于a端、S2闭合时，电烤箱处于高档位
（2）电烤箱在中档位工作时，对食物加热15min，求消耗的电能？
（3）求该烤箱工作的最大功率和最小功率之比为多少？
2．学校里的开关经常损坏，除了个别同学人为原因外，是否还有开关本身的原因，如图所示为常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动．根据你的生活经验，你认为甲（选填“甲”或“乙”）较易损坏，这是因为按动这种开关的力臂较小，按动需要的力较大．
9．木块A重为3N，体积为500cm3，如图所示，用细线拉着A浸没于盛水的圆柱形容器中，木块A受到的浮力是5N，若剪断绳子，则木块静止时受到的浮力是3N．
6．某同学通过下述实验步骤测量牛奶的密度：

（1）调节天平横梁时，指针偏向分度盘中央红线的左侧，此时应向右调节平衡螺母，才能使天平平衡．
（2）他按甲、乙、丙的顺序进行实验．根据图中数据可知：杯中牛奶的质量为122.4g；牛奶密度为1.224×103  kg/m3．这样测出的密度会偏大（选填“大”或“小”）
（3）为了更加准确地测量牛奶的密度，你认为图中合理的实验顺序为乙、丙、甲．
7．小明用如图甲、乙、丙的步骤探究摩擦力的大小与哪些因素有关．

（1）实验中，他应将弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使木块在水平面上做匀速直线运动，并记下弹簧测力计的示数．
（2）比较甲、乙可得出的结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大．比较甲与丙可得的结论：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大．

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