Question

14．如图是城市的十字路口的可移动的太阳能红绿灯．这种太阳能红绿灯的主要技术参数见下表．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．
（1）为充分利用太阳能，这种太阳能红绿灯的太阳能电池板应该朝南（选填“南”或“北”）放置．
（2）假如一天有效受光时间为8小时，每平方米面积上太阳辐射的功率P₀=10³瓦，则这种太阳能红绿灯电池板一天获得的太阳能是1.44×10⁷焦．
（3）这种太阳能红绿灯有前、后、左、右四个信号灯．它正常工作时，干路电流为5安培．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10小时，

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%	0.5㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

Answer 1

分析 （1）根据太阳的位置和太阳能电池板、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）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，再利用P=UI求正常工作电流．

解答 解：
（1）在北半球，太阳中南方，太阳能电池板是把太阳能转化成电能的装置，为了更多的获得太阳能，太阳能电池板应该朝南放置．
（2）太阳能电池板接收太阳辐射的总功率：
P_总=0.5m²×1×10³W/m²=5×10²W，
一天太阳能电池板获得的总太阳能：
W_总=P_总t=5×10²W×8×3600s=1.44×10⁷J=4KW•h，
一天太阳能转化的电能：
W_电=W_总×η=4kW•h×30%=1.2kW•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=$\frac{{W}_{电}}{P}$=$\frac{1.2kW•h}{0.12kW}$=10h，
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．
故答案为：（1）南；（2）1.44×10⁷；（3）5；10．

点评 本题考查学生对太阳能的了解、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．