Question

有一種太陽能路燈（電路如圖），光控開關S，白天與觸點a接觸，太陽能電池板為蓄電池充電，晚上，與觸點b接觸，給路燈供電．時控開關S₂，晚上12點前與觸點c接觸，主燈發光，12點后與觸點d接觸，副燈發光．主燈為“24V  15W”的節能燈，副燈為“24V 10W”的節能燈，平均每天各工作6小時．
（1）路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時？
（2）已知太陽能電池板的面積為0.5m²，每平方米平均收集功率為1.5KW，若太陽光照射10小時能使路燈正常工作5天，求太陽能電池板光電轉化效率．
（3）請舉出這種太陽能路燈的兩個優點．

Answer 1

分析：（1）已知主燈和副燈的功率以及工作時間，根據公式W=Pt可求一天路燈消耗的電能．
（2）已知太陽能電池板的面積和每平方米平均收集功率，以及太陽光照射時間，可求收集的太陽能，還知道路燈正常工作一天消耗的電能，進一步求出路燈正常工作5天消耗的電能，路燈正常工作5天消耗的電能與收集的太陽能的比值就是太陽能電池板光電轉化效率．
（3）太陽能路燈的優點從環保、節能兩個方面回答即可．

解答：解：（1）主燈一天消耗的電能：W₁=P₁t=0.015kw×6h=0.09kw?h，
副燈一天消耗的電能：W₂=P₂t=0.01kw×6h=0.06kw?h，
路燈正常工作一天消耗的電能：W=W₁+W₂=0.09kw?h+0.06kw?h=0.15kw?h．
答：路燈正常工作一天消耗的電能是0.15kw?h．
（2）一天收集的太陽能：W_光=P′t₁=1.5kw/m²×0.5m²×10h=7.5kw?h，
路燈正常工作5天消耗的電能：W_電=5W=5×0.15kw?h=0.75kw?h，
電池板光電轉化效率：η=

W電

W光

=

0.75kw?h

7.5kw?h

=10%．
答：太陽能電池板光電轉化效率是10%．
（3）太陽能路燈的優點：①采用太陽能電池可以節約電能，
②主燈和副燈切換工作，也節約電能，
③太陽能零排放、無污染、取之不盡等．

點評：本題考查消耗電能的計算和太陽能的利用以及能量的利用效率，關鍵是電功公式的靈活運用，本題還告訴我們在日后的生活中要廣泛使用太陽能，即節能又環保．