Question

9．小瑞家安裝了太陽能發(fā)電裝置，滿足家庭用電器工作后，還可將剩余電能輸送
給電網(wǎng)，其發(fā)電原理和相關信息如表．

太陽能電池板	總面積為15m2，每平方米每小時吸收能量為1.2×107J， 其中10%轉化為電能
每天正常工作時間	6h
用電器正常 工作電壓	220V
電能表	3000r/kW•h

（1）太陽能發(fā)電裝置每天正常工作可獲得多少度電？若這些電能改用煤進行發(fā)電，則可節(jié)省多少千克煤？（q_煤=3×10⁷J/kg，設煤燃燒放出的熱量全部轉化為電能）
（2）若家庭電路用電器消耗的總功率為4400W，則電路中干路的電流是多少？此裝置每天正常工作獲取的電能可供額定功率為2000W的熱水器正常工作多長時間？
（3）太陽能發(fā)電裝置正常工作一天，家庭電路中電能表的表盤轉了4.8×10⁴轉，則向電網(wǎng)輸電所獲得的收益是多少元？（向電網(wǎng)輸電價格為0.5元/度）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電池板的面積、能量轉化效率，計算每天（光照6h）發(fā)電量；煤炭燃燒放出的熱量等于太陽能電池板一天發(fā)電量，利用Q放=mq計算需要煤的質量；
（2）已知總功率和總電壓，利用P=UI計算總電流；根據(jù)P=的變形式t=計算工作時間；
（3）線根據(jù)電能表表盤的轉數(shù)求出消耗的電能，可知向電網(wǎng)輸送電能，即可計算獲益多少．

解答 解：
（1）由題意可得，每天正常工作接收的太陽能：
E=1.2×10⁷J/（m² •h）×15m²×6h=1.08×10⁹J；
已知太陽能轉化為電能的效率為10%，
則每天發(fā)電量：W₁=E×10%=1.08×10⁹J×10%=1.08×10⁸J=30kW•h；
若這些電能改用煤進行發(fā)電，且煤燃燒放出的熱量全部轉化為電能，
由Q_放=mq得，需要煤的質量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{{W}_{1}}{q}$=$\frac{1.08×1{0}^{8}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=3.6kg，即可節(jié)省3.6kg煤；
（2）已知總功率P₁=4400W，由P=UI得，電路中總電流：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{U}$=$\frac{4400W}{220V}$=20A；
由P=$\frac{W}{t}$得，額定功率為2000W的熱水器正常工作的時間：
t=$\frac{{W}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{30kW•h}{2kW}$=15h；
（3）電能表的表盤轉了4.8×10⁴轉，電能表上的參數(shù)為3000r/kW•h，
則家庭電路正常工作一天消耗的電能：
W₂=$\frac{4.8×1{0}^{4}r}{3000r/kW•h}$=16kW•h，
向電網(wǎng)輸出的電能：W₃=W₁-W₂=30kW•h-16kW•h=14kW•h．
獲得的收益：14kW•h×0.5元/kW•h=7元．
答：（1）太陽能發(fā)電裝置每天正常工作可獲得30度電；若這些電能改用煤進行發(fā)電，則可節(jié)省3.6千克煤；
（2）若家庭電路用電器消耗的總功率為4400W，則電路中干路的電流是20A；此裝置每天正常工作獲取的電能可供額定功率為2000W的熱水器正常工作15h；
（3）太陽能發(fā)電裝置正常工作一天，家庭電路中電能表的表盤轉了4.8×10⁴轉，則向電網(wǎng)輸電所獲得的收益是7元．

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．