Question

1．目前，一種可移動(dòng)的太陽能紅綠燈開始在不少城市的十字路口“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點(diǎn)，可大大減輕交警的工作壓力．這種太陽能紅綠燈的主要技術(shù)參數(shù)見表．白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作，如圖所示．

光電轉(zhuǎn)換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個(gè)信號(hào)燈 規(guī)格U、P	使用條件T
20%	2㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

（1）這種太陽能紅綠燈底部裝有4個(gè)輪子，可輕易移動(dòng)到需要臨時(shí)交通疏導(dǎo)或停電的地段．這4個(gè)輪子的作用是用用滾動(dòng)代替滑動(dòng)的方法來減小摩擦．
（2）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個(gè)信號(hào)燈．它正常工作時(shí)，干路電流是多大？
（3）設(shè)一天有效受光時(shí)間為8h，每平方米的面積上太陽輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少kW•h？

Answer 1

分析 （1）減小摩擦力的方法：①減小壓力；②減小接觸面的粗糙程度；③使接觸面彼此分離；④用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦；
（2）到十字路口去觀察（注意安全），雖然共有12個(gè)信號(hào)燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時(shí)工作的，同一時(shí)刻每組里只有一個(gè)燈工作，
即同一時(shí)刻共有4個(gè)燈工作（可以查詢網(wǎng)頁了解），所以可以求出太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率，再利用I=$\frac{P}{U}$求正常工作電流；
（3）知道有效受光面積和每平方米的面積上太陽輻射的功率，可求太陽能電池板接收太陽輻射的總功率；
利用W=Pt求一天太陽能電池板獲得的總太陽能，知道光電轉(zhuǎn)換效率，再利用η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{總}}$×100%的變形公式W_電=ηW_總求陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能．

解答 解：（1）太陽能紅綠燈底部裝有4個(gè)輪子，是用滾動(dòng)代替滑動(dòng)來減小摩擦．
（2）太陽能紅綠燈正常工作時(shí)的總功率：
P=4P₁=4×30W=120W，
由P=UI得，太陽能紅綠燈正常工作時(shí)干路電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{120W}{24V}$=5A．
（3）太陽能電池板接收太陽輻射的總功率：
P_總=SP₀=2m²×10³W/m²=2000W=2kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，一天太陽能電池板獲得的總太陽能：
W_總=P_總t=2kW×8h=16kW•h，
由η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{總}}$×100%得，一天太陽能轉(zhuǎn)化的電能：
W_電=ηW_總=20%×16kW•h=3.2kW•h．
答：（1）滾動(dòng)代替滑動(dòng)；
（2）它正常工作時(shí)，干路電流是5A；
（3）這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是3.2kW•h．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對減小摩擦的方法、電功公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用，能從表中得出相關(guān)信息并利用好是正確解題的關(guān)鍵，綜合性強(qiáng)，難度較大．