Question

【题目】【2016·毕节卷】如图是我市新农村建设中一道靓丽的风景﹣风光互补路灯，“有风无光”风力发电机发电，“有光无风”太阳能电池板发电，二者皆备时同时发电，并日夜蓄能，某型号的该路灯额定功率为50W，太阳能电池板的面积为1m2，平均输出功率为100W，问：

（1）某“幸福村寨”安装这种“风光互补路灯”100盏，如每天路灯正常工作10h，一月（30天）消耗的电能是多少？这些电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量？（煤的热值为3．4×107J/kg）（结果保留一位小数）

（2）若太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/（sm2）（1s内辐射在1m2上的太阳能为800J），则太阳能电池板的光电转化效率为多少？

（3）从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些？（答两点即可）

Answer 1

【答案】（1）5．4×109J；158．8千克；（2）12．5%；（3）节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等

【解析】

（1）安装100盏这种“风光互补路灯”的总功率：P=100P1=100×50W=5000W=5kW，正常工作一月（30天）的总时间：t=30t1=30×10h=300h，根据公式P=W/t得，安装100盏这种路灯一月（30天）消耗的电能：W=Pt=5kW×300h=1500kWh=5．4×109J，根据题意知，煤完全燃烧所放出的热量Q放=W=5．4×109J，根据公式Q=mq得，需要完全燃烧的煤的质量：m=Q放/q=5．4×109J/3．4×107J/kg≈158．8kg；（2）太阳能照射到电池板的辐射功率为800J/（sm2）（即：1s内辐射在1m2上的太阳能W太=800J），根据公式P=W/t得，电池板1s内平均输出电能：W电=P输出t=100W×1s=100J，则太阳能电池板的光电转化效率：η=W电/W太=100J/800J=12．5%；（3）风光互补发电机，将风能和太阳能转化为电能，所以利用的是太阳能和风能，使用这些能源的优点是节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境，且易安装等。