Question

如圖所示為上海世博園區(qū)的一種太陽能照明燈，銘牌上標有“220V 40W LED”字樣．若太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.5m²，該電池板每天平均能接收的太陽能為2.88×10⁷ J/m²．若太陽照射一天，恰好可供該照明燈正常工作10h．求：
（1）該照明燈正常工作時的電流（保留小數(shù)點后兩位）；
（2）太陽能電池板將太陽能轉化為電能的效率；
（3）若照明燈消耗的這些能量是由火力發(fā)電站提供的，火力發(fā)電站的效率為30%，則一天可消耗多少千克煤？（煤的熱值為3.0×10⁷ J/kg）

Answer 1

解：（1）據(jù)公式P=UI可知，I===0.18A；
（2）1h=3600s，所以10h=36000s；即t=36000s；
燈所消耗的電能是：W_燈=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶ J；
消耗的太陽能是W_太陽=2.88×10⁷ J/m²×0.5m²=1.44×10⁷ J；
所以η===10%；
（3）火力發(fā)電站的效率為30%，所以燃燒煤所產(chǎn)生的熱量是：W_火===4.8×10⁶ J；
所以燃燒的煤的質(zhì)量是：Q=mq；m===0.16kg；
答：（1）該照明燈正常工作時的電流0.18 A；（2）太陽能電池板將太陽能轉化為電能的效率10%；（3）若照明燈消耗的這些能量是由火力發(fā)電站提供的，火力發(fā)電站的效率為30%，則一天可消耗多少千克煤0.16kg；
分析：（1）知道該燈的額定電壓和額定功率，所以據(jù)公式P=UI計算即可；
（2）知道該LED燈的額定功率和工作時間，據(jù)公式W=Pt可以計算出所消耗的電能；
再據(jù)太陽的有效面積和相關知識，可以計算出太陽能電池吸收的太陽能，故在利用效率的計算公式計算即可；
（3）知道火力發(fā)電所提供的電能，據(jù)火力發(fā)電的效率，可以計算出煤燃燒釋放的熱量，而后再據(jù)公式Q=mq計算出煤的質(zhì)量．
點評：本題綜合考查了電功率公式的計算、消耗電能的計算、效率的計算，以及利用所學知識解決實際問題（新開發(fā)的太陽能照明燈能量轉化問題），加強了學生的節(jié)能意識．