Question

【题目】如图是我市新农村建设中一道靓丽的风景﹣风光互补路灯，“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆备时同时发电，并日夜蓄能，某型号的该路灯额定功率为50W，太阳能电池板的面积为1m2 ， 平均输出功率为100W，问：

（1）某“幸福村寨”安装这种“风光互补路灯”100盏，如每天路灯正常工作10h，一月（30天）消耗的电能是多少？这些电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量？（煤的热值为3.4×107J/kg）（结果保留一位小数）
（2）若太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/（sm2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），则太阳能电池板的光电转化效率为多少？
（3）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？（答两点即可）

Answer 1

【答案】
（1）解：安装100盏这种“风光互补路灯”的总功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的总时间：t=30t1=30×10h=300h，根据公式P=W/t得，安装100盏这种路灯一月（30天）消耗的电能：W=Pt=5kW×300h=1500kWh=5.4×109J，根据题意知，煤完全燃烧所放出的热量Q放=W=5.4×109J，根据公式Q=mq得，需要完全燃烧的煤的质量：m=Q放/q=5.4×109J/3.4×107J/kg≈158.8kg
（2）解：太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/（sm2）（即：1s内辐射在1m2上的太阳能W太=800J），根据公式P=W/t得，电池板1s内平均输出电能：W电=P输出t=100W×1s=100J，则太阳能电池板的光电转化效率：η=W电/W太=100J/800J=12.5%
（3）解：风光互补发电机，将风能和太阳能转化为电能，所以利用的是太阳能和风能，使用这些能源的优点是节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等
【解析】利用电功率计算公式的推导公式求电能，结合燃料的热值求消耗燃料的质量，太阳能的优点主要有可再生，无污染等.
【考点精析】解答此题的关键在于理解燃料的热值的相关知识，掌握热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，单位是：焦耳/千克．燃料燃烧放出热量计算：Q放 =qm；（Q放 是热量，单位是：焦耳；q是燃烧值，单位是：焦/千克；m 是质量，单位是：千克，以及对电功计算公式的应用的理解，了解利用W=UIt计算电功时注意：①式中的W.U.I和t是在同一段电路； ②计算时单位要统一；③已知任意的三个量都可以求出第四个量．计算电功还可用以下公式：W=I2Rt ；W=Pt；W=U2 /R*t．