Question

【题目】如图所示是一种配有风力发电机和太阳能电池板的新型路灯，路灯的额定功率为0.12 kW，太阳能电池板接收太阳光辐射的功率为1 kW，吹向风力发电机叶片上的风功率与风速之间的关系如下表所示，风能转化为电能的效率为4%，太阳能电池板将光能转化为电能的效率为η光．

(1)无风的晴天，光照6 h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10 h，则路灯消耗的电能是多少千瓦时？太阳能电池板将光能转化为电能的效率η光为多大？

(2)在某一有风的晴天，经3 h的光照和风吹，路灯可正常工作7 h，则当时的风速为多大？

Answer 1

【答案】(1)20%.(2)10 m/s.

【解析】

（1）已知路灯的额定功率和工作时间，运用公式W=Pt求出路灯正常工作10h消耗的电能；知道光电池接收太阳光辐射的功率和光照时间，运用公式W=Pt求出光电池接收的太阳能；根据效率的公式求出光电池将光能转化为电能的效率；
（2）根据路灯的额定功率和工作时间，运用公式W=Pt求出路灯正常工作7h消耗的电能；运用公式W=Pt和效率求出光电池产生的电能；用路灯消耗的总电能减去光电池产生的电能，就是风力发电机产生的电能；根据风能转化为电能的效率为4%，求出消耗的风能；根据功率公式求出风的功率；根据风功率与风速之间的关系得出当时的风速。

（1）路灯工作t1=10h消耗的电能：W电1=P灯t1=0.12kW×10h=1.2kWh；
光照t2=6h，光电池接收的太阳能：W光1=P光×t2=1kW×6h=6kWh；

光电池将光能转化为电能的效率：；

（2）路灯工作t3=7h消耗的电能：W电2=P灯t3=0.12kW×7h=0.84kWh；

光照t4=3h，光电池接收的太阳能：W光2=P光×t4=1kW×3h=3kWh；

W光电=η电W光2=20%×3kWh=0.6kWh；

风力发电机产生的电能：W风电=W电2-W光电=0.84kWh-0.6kWh=0.24kWh；

消耗的风能：，

风的功率为：，根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为10m/s。

答：（1）无风的晴天，光照6h，太阳能电池板产生的电能可使路灯正常工作10h，则路灯消耗的电能是1.2kWh；光电池将光能转化为电能的功率为20%；

（2）在有风的晴天，经3h的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为10m/s。