Question

（2012?南通）風光互補路燈系統同時安裝了風力發電機和太陽能電池板，有風時通過風力發電機發電?有陽光時通過太陽能電池板發電，并將電能儲存至蓄電池中，供路燈照明使用蓄電池充滿電后不再充電，使用時放電至余留20%停止電能輸出，可使蓄電池使用壽命更為長久．下表為某型號風光互補路燈系統的部分技術參數，其中光電轉化效率是指太陽能電池扳將光能轉化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時間的乘積，最大輸出功率是指風速達到最大限制風速時風力發電機的輸出功率．

風力發電機		太陽能電池板		蓄電池
最小啟動風速	1.0m/s	電池板的面積	0.5m2	蓄電池容量	150mA?h
最小充電風速	2.0m/s	光電轉化效率	16%	額定電壓	12V
最大限制風速	12.0m/s
最大輸出功率	4000W

（1）能源的種類繁多，人們從不同角度對能源進行分類太陽能和風能都屬于

B

．
 A．二次能源 B．可再生能源 C．常規能源 D．非清潔能源
（2）風力發電機是根據

電磁感應

原理發電的，利用風力發電時，是將

機械

能轉化為

電

能
（3）當太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時，太陽能電池板的輸出功率為

80

W
（4）已知風力發電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，若風力發電機的輸出功率為50W?此時風速為

6

m/s．
（5）充滿電的蓄電池以額定電壓對外供電，輸出功率為100W時，為使蓄電池的使用壽命更為長久，持續供電的時間不能超過

14.4

h
（6）某城市一道路的路燈采用該型號風光互補路燈照明，已知路燈的規格為“12V、70 W”路燈共1000盞，每天正常工作10 h，則一天消耗的電能為

700

kW?h，如果用燒煤發出的電對該道路的路燈供電，已知煤電轉換關系為β=380 g/（kW?h）?則一個月需要燒煤

7.98

t（一個月以30天計）．

Answer 1

分析：（1）像水能、風能、太陽能、生物質能等都是能夠源源不斷的從自然界得到的能源叫可再生能源；像化石能源、核能等短期內不能從自然界得到補充的能源叫不可再生能源．
（2）發電機是根據電磁感應原理制成的，判斷其能量轉化，要看清該過程中的初始能量和最終形成的能量，進而判斷出能量的轉化過程．
（3）知道太陽能電池板的面積、光電轉化效率，知道當太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率，利用效率公式求太陽能電池板的輸出功率．
（4）知道發電機的最大輸出功率和最大限制風速，風力發電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，可求功率與風速的具體關系，再求風力發電機的輸出功率為50W?時的風速．
（5）知輸出功率和額定電壓，可求正常輸出電流，又知道蓄電池的容量，使用時放電至余留20%停止電能輸出，求出放電量，根據電流定義式可求出放電時間．
（6）知道路燈的額定電壓和額定功率，可求總功率，再利用W=Pt求消耗的電能；一個月按30天計算，求出一個月用電，再根據煤電轉換關系求需要煤的質量．

解答：解：
（1）太陽能、風能屬于可再生能源，故選B；
（2）風力發電機是根據電磁感應原理發電的，利用風力發電時，是將機械能（風能）轉化為電能；
（3）P_輸出=P₀/m²×0.5m²×16%=1000W/m²×0.5m²×16%=80W；
（4）由題知，風力發電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，即P=kv³，
∵發電機的最大輸出功率為400W、最大限制風速為12m/s，則400W=k×（12m/s）³，
∴k=

400W

(12m/s)3

，
∵P=kv³，
∴風力發電機的輸出功率為50W時的風速：
v=

3	50W 400W (12m/s)3

=6m/s．
（5）∵P=UI，
∴I=

P

U

=

100W

12V

，
使用時放電至余留20%停止電能輸出，放電量Q=150Ah×（1-20%）=120Ah，
∵I=

Q

t

，
∴放電時間：
t=

Q

I

=

120Ah

100W 12V

=14.4h．
（6）知路燈總功率：
P=70W×1000=70kW，
一天消耗的電能：
W=Pt=70kW×10h=700kW?h；
一個月用電：
W_總=700kW?h×30=21000kW?h，
∵煤電轉換關系為β=380g/（kW?h），
∴需要煤的質量：
m=W_總×β=380g/（kW?h）×21000kW?h=7980000g=7.98t．
故答案為：（1）B；（2）電磁感應；機械；電；（3）80；（4）6；（5）14.4；（6）700；7.98．

點評：本題為電學、熱學綜合題，綜合考查了學生對所學知識的應用能力，要求靈活運用所學知識，屬于難題！