Question

9．如图所示是现在一些城市的道路两边安装的一种“风光互补路灯”，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，风扇在风中不停的转动，俨然一道亮丽的风景．它不需要挖路面埋管铺设输电线路，无风有光时，通过太阳能电池板发电，有风无光时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并可日夜为蓄电池充电．以一杆传统的路灯和该新颖路灯对比，“风光互补路灯”1年大约可以节省电能3.6×10⁹J，减少碳粉尘排放300kg．请回答下列问题：
（1）若煤炭的热值为3×10⁷J/kg，一盏这样的路灯每年可节约煤炭多少千克？
（2）若每年节约的能量有14%被水吸收，可将多少千克的水由20℃加热到沸腾？（水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）、大气压强为标准大气压）

Answer 1

分析 （1）已知节省的电能和煤炭的热值，根据Q=mq求出一盏这样的路灯每年可节约煤炭的质量；
（2）根据题意求出水吸收的热量，再根据Q_吸=cm（t-t₀）求出可加热到沸腾水的质量．

解答 解：
（1）根据题意可知，煤炭放出的热量Q_放=3.6×10⁹J，
根据Q_放=mq，
所以一盏这样的路灯每年可节约煤炭的质量：
m_煤炭=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3.6×1{0}^{9}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=120kg；
（2）根据题意可知，水吸收的热量：
Q_吸=3.6×10⁹J×14%=5.04×10⁸J，
根据Q_吸=cm（t-t₀），
所以可加热到沸腾水的质量：
m_水=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{5.04×1{0}^{8}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=1500kg．
答：
（1）一盏这样的路灯每年可节约煤炭120kg；
（2）可将1500kg的水由20℃加热到沸腾．

点评 对于此类结合现代科技考查物理知识的题目，是现在中考的热点，解决此类问题时要紧扣物理考点，认真分析作答