Question

4．在来宾市己装有100盏风光互补路灯成了一道靓丽的风景，如图所示．风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中．为了节能该路灯采用LED灯照明．下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能．电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率．

太阳能电池板		风力发电机		蓄电池		LED灯
电池板的总面积	0.5m2	最大限制速	12.0m/s	电池容量	150Ah	额定电压	24V
光电转化效率	20%	最大输出功率	400W	额定电压	12V	额定功率	60W

（1）风力发电机利用风力发电时，是将机械能转化为电能．
（2）该型号LED灯正常工作时的电流为多少？
（3）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000 W时，太阳能电池板的输出功率为多少？
（4）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗多少电能？如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭多少kg？（已知火力发电时，发1度电需煤400g，一个月以30天计）

Answer 1

分析 （1）判断能量转化，要看清该过程中的初始能量和最终形成的能量，进而判断出能量的转化过程；
（2）该型号LED灯正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出正常工作时的电流；
（3）知道太阳能电池板的面积、光电转化效率，知道当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率，利用效率公式求太阳能电池板的输出功率；
（4）根据W=Pt求出100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗的电能，再根据发1度电需煤400g求出需要煤的质量．

解答 解：（1）利用风力发电时，是将机械能（风能）转化为电能；
（2）该型号LED灯正常工作时的电压为24V，功率为60W，
根据P=UI可得，正常工作时的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{24V}$=2.5A；
（3）太阳能电池板的输出功率：
P_输出=P₀/m²×0.5m²×20%=1000W/m²×0.5m²×20%=100W；
（3）100盏该型号风光互补路灯的总功率：
P=100×60W=6000W=6kW，
一天消耗的电能：
W=Pt=6kW×10h=60kW•h，
一个月用电：
W_总=60kW•h×30=1800kW•h，
发1度电需煤400g，需要煤的质量：
m=W_总×400g/kW•h=1800kW•h×400g/kW•h=720000g=720kg．
故答案为：
（1）机械（风）；
（2）该型号LED灯正常工作时的电流为2.5A；
（3）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为100W；
（4）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗1800kW•h的电能，如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭720kg．

点评 本题为电学、热学综合题，综合考查了学生对所学知识的应用能力，要求灵活运用所学知识，属于难题！