Question

(2009年全国初中应用物理知识竞赛)图1所示为一种太阳能照明灯，太阳能电池板供1只“220 V 40W”的电子节能灯工作。若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m²，地球上该处与太阳光垂直的表面接收的太阳辐射能约为7.2 ×10⁴J／(min·m²)，太阳光照一天，恰好可供电子节能灯工作10 h。假设太阳光一直垂直照射太阳能电池板，且不考虑天气影响，每天以8 h计算。求：

（1）．太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是多少?

（2）．若200 W的白炽灯与这种40 W的电子节能灯的发光效果相当。请你根据下表中数据计算说明：按目前价格使用这种太阳能照明灯与使用这种白炽灯相比在经济上是否有优势?(灯每天工作10 h，一年按365天计算)

	额定电压/V	额定功率/W	平均寿命	每只售价/元	每度电费/元
白炽灯	220	200	1000小时	2．0	0.5
电子节能灯	220	40	8000小时	20
太阳能电池板			20年	1500

Answer 1

解析：（1）. 太阳能电池板工作一天（按8h计算）吸收的太阳能：

E=7.2×10⁴×0.3×8×60J≈1.04×10⁷J

照明灯工作10h消耗电能：W=Pt=40×10×3600J=1.44×10⁶J.

太阳能照明灯利用太阳能的效率大约是η=W/E==14%.

（2）. 在相同的时间内(20年)进行比较：

白炽灯（或节能灯）工作总时间：20×365×10h=73000h。

使用白炽灯的情况：需要的灯数为73000/1000=73盏，

购买白炽灯的费用73×2.0元=146元。

白炽灯所消耗的电能W=Pt=0.2×73000kW·h=14600 kW·h

需交电费14600×0.5元=7300元。

共计费用 146元+7300元=7446元。

使用太阳能照明灯情况：需要的灯数为73000/8000=10盏，

购买太阳能照明灯的费用10×20元=200元。

共计费用 1500元+200元=1700元。

7446元>1700元，这说明使用这种太阳能照明灯比使用白炽灯在经济上有很大优势。

【点评】此题以太阳能的利用和电子节能灯为素材，考查能量、功率、斜率及其相关知识。