Question

15．（电热学问题）目前，一种可移动的太阳能红绿灯开始在不少城市的十字路口“站岗”．这种红绿灯具有节能和灵活的特点，可大大减轻交警的工作压力．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，如图所示．

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%	8m2	24V	24V、30W	-30℃～70℃

（1）在晴朗的白天，红绿灯不工作而给蓄电池充电时，太阳能红绿灯能量的转化过程是太阳能能转化为电能再转化为化学能．
（2）设一天有效受光时间为6h，每平方米的面积上太阳辐射的功率P₀=10³W，则这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是多少kW•h？
（3）这种太阳能红绿灯分前、后、左、右四组，每组又由红、黄、绿三灯组成，共有12个信号灯．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几天？它正常工作时，干路电流是多大？

Answer 1

分析 （1）根据太阳能的特点和太阳能电池板、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）虽然十字路口共有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）太阳能电池板给红绿灯供电，是太阳能转化成电能；多余的电能给蓄电池充电是电能转化成化学能；
（2）太阳能电池板接收太阳辐射的总功率：P_总=8m²×1×10³W/m²=8kW，
一天太阳能电池板获得的总太阳能：W_总=P_总t=8kW×6h=48kW•h，
一天太阳能转化的电能：W_电=W_总×η=48kW•h×30%=14.4kW•h；
（3）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；
太阳能红绿灯正常工作时的总功率：
P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，
由P=$\frac{W}{P}$得，太阳能红绿灯连续正常工作时间：
t=$\frac{{W}_{电}}{P}$=$\frac{14.4kW•h}{0.12kW}$=120h=5天，
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．
答：（1）电；化学；
（2）这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是14.4kW•h；
（3）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5天，它正常工作时，干路电流是5A．

点评 本题考查学生对电功公式、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．