Question

17．如圖所示，目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)．風光互補路燈系統(tǒng)同時安裝了風力發(fā)電機和太陽能電池板，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電，有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中，供路燈照明使用．某種型號的風光互補路燈技術參數(shù)如下：

風力發(fā)電 額定輸出功率	風力發(fā)電 額定風速	風力發(fā)電機 啟動風速	路燈 額定電壓	路燈 額定功率	太陽能電池板 平均輸出功率
270W	9m/s	3m/s	24V	60W	180W

（1）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/（s?m²）（1s輻射在每1m²上的光能為800J），若太陽能電池板的面積為1.25m²，則該太陽能電池板將光能轉化為電能的效率為18%．無風的晴天，光照5h，太陽能電池板產生的電能只提供路燈照明，可使路燈正常工作15h．
（2）風力發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理發(fā)電的．已知風力發(fā)電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比．在平均風速為6m/s的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池充電．此時，風力發(fā)電機的平均輸出功率約為15.5W．如果風力發(fā)電機一個晚上工作時間為8h，在這段時間內，通過風力發(fā)電使蓄電池儲存的電能為0.124 kW•h．

Answer 1

分析 （1）已知太陽光照射到地面時的輻射功率和電池板的面積，可以得到太陽能電池板接收到的總功率；電池板的輸出功率與總功率之比就是轉換效率；
計算光照5h太陽能電池板產生的電能，由P=$\frac{W}{t}$計算能使燈泡正常工作的時間；
（2）發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的；
根據(jù)發(fā)電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比求出發(fā)電機的功率；由W=Pt計算通過風力發(fā)電使蓄電池儲存的電能．

解答 解：
（1）太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/（s?m²）=800W/m²，
太陽能電池板接收到的總功率：P_總=800W/m²×1.25 m²=1000W，
由表格數(shù)據(jù)知，太陽能電池板平均輸出功率P_輸出=180W，所以光電轉換效率：
η=$\frac{{P}_{輸出}}{{P}_{總}}$×100%=$\frac{180W}{1000W}$×100%=18%；
光照5h，太陽能電池輸出電能：W=ηP_輸出t=0.18kW×5h=0.9kW•h，
由表格中數(shù)據(jù)知，路燈額定功率60W，由P=$\frac{W}{t}$可得能使燈泡正常工作的時間：
t=$\frac{W}{{P}_{燈}}$=$\frac{0.9kW•h}{0.06kW}$=15h；
（4）風力發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理發(fā)電的；
根據(jù)題意知，發(fā)電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，所以$\frac{{P}_{額}}{{{v}_{額}}^{3}}$=$\frac{P}{{v}^{3}}$，
由表中數(shù)據(jù)可得，平均風速為6m/s的晚上，風力發(fā)電機的平均輸出功率：
P=$\frac{{P}_{額}{v}^{3}}{{{v}_{額}}^{3}}$=$\frac{270W×（6m/s）^{3}}{（9m/s）^{3}}$≈15.5W；
風力發(fā)電使蓄電池儲存的電能：
W=Pt=0.0155kW×8h=0.124kW•h．
故答案為：（1）18；15；（2）電磁感應；15.5；0.124．

點評 本題考查了電功率、效率公式的靈活運用，要能從表格中獲取有用信息．對于此類結合現(xiàn)代科技考查物理知識的題目，是現(xiàn)在中考的熱點，解決此類問題時要緊扣物理考點，認真分析作答．