Question

【題目】【2016·畢節卷】如圖是我市新農村建設中一道靚麗的風景﹣風光互補路燈，“有風無光”風力發電機發電，“有光無風”太陽能電池板發電，二者皆備時同時發電，并日夜蓄能，某型號的該路燈額定功率為50W，太陽能電池板的面積為1m2，平均輸出功率為100W，問：

（1）某“幸福村寨”安裝這種“風光互補路燈”100盞，如每天路燈正常工作10h，一月（30天）消耗的電能是多少？這些電能相當于完全燃燒多少千克的煤所放出的熱量？（煤的熱值為3．4×107J/kg）（結果保留一位小數）

（2）若太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（1s內輻射在1m2上的太陽能為800J），則太陽能電池板的光電轉化效率為多少？

（3）從物理學的角度說出這種“風光互補路燈”的優點有哪些？（答兩點即可）

Answer 1

【答案】（1）5．4×109J；158．8千克；（2）12．5%；（3）節約能源、清潔、無污染、可再生、保護環境，且易安裝等

【解析】

（1）安裝100盞這種“風光互補路燈”的總功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的總時間：t=30t1=30×10h=300h，根據公式P=W/t得，安裝100盞這種路燈一月（30天）消耗的電能：W=Pt=5kW×300h=1500kWh=5．4×109J，根據題意知，煤完全燃燒所放出的熱量Q放=W=5．4×109J，根據公式Q=mq得，需要完全燃燒的煤的質量：m=Q放/q=5．4×109J/3．4×107J/kg≈158．8kg；（2）太陽能照射到電池板的輻射功率為800J/（sm2）（即：1s內輻射在1m2上的太陽能W太=800J），根據公式P=W/t得，電池板1s內平均輸出電能：W電=P輸出t=100W×1s=100J，則太陽能電池板的光電轉化效率：η=W電/W太=100J/800J=12．5%；（3）風光互補發電機，將風能和太陽能轉化為電能，所以利用的是太陽能和風能，使用這些能源的優點是節約能源、清潔、無污染、可再生、保護環境，且易安裝等。