Question

【题目】如图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0.12kW，光电池接收太阳光辐射的功率为1kW，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%，光电池将光能转化为电能的效率为η光 ．

风速（m/s）	2	4	6	8	10	12	16
风功率（W）	15	125	420	1000	2000	3375	8000

（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多少kWh？光电池将光能转化为电能的效率η光为多大？
（2）在有风的晴天，经3h的光照和风吹，路灯可正常工作7h，则当时的风速为多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：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：

η电= ×100%= ×100%=20%

（2）解：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；

根据公式η电= ×100%可知光电池产生的电能：

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；

根据公式η风= ×100%，

可知消耗的风能：

W风= = =6kWh；

风的功率为：

P= = =2kW；

根据风功率与风速之间的关系可知此时的风速为10m/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；
最后根据公式η= ×100%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η= ×100%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P= 求出风的功率；
据风功率与风速之间的关系，得出当时的风速．