Question

【題目】如圖是一種配有風力發電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為η光．

風速（m/s）	2	4	6	8	10	12	16
風功率（W）	15	125	420	1000	2000	3375	8000

（1）無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kWh？光電池將光能轉化為電能的功率η光為多大？

（2）在有風的晴天，經3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？

Answer 1

【答案】（1）無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是1.2kWh；光電池將光能轉化為電能的功率為20%；（2）在有風的晴天，經3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為10m/s．

【解析】

試題分析：（1）路燈工作t1=10h消耗的電能：W電1=P燈t1=0.12kW×10h=1.2kWh；光照t2=6h，光電池接收的太陽能：W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；光電池將光能轉化為電能的效率：

η電= ×100%=20%；

（2）路燈工作t3=7h消耗的電能：W電2=P燈t3=0.12kW×7h=0.84kWh；光照t4=3h，光電池接收的太陽能：W光2=P光×t4=1kW×3h=3kWh；根據公式η電=可知光電池產生的電能：

W電2= W光2η電=3kWh× 20%==0.6kWh；

風力發電機產生的電能：W風電=W電2﹣W光電=0.84kWh﹣0.6kWh=0.24kWh；

根據公式η光=，可知

消耗的風能：W風=6kWh；

風的功率為：，根據風功率與風速之間的關系可知此時的風速為10m/s．