Question

10．如图所示为我市迎宾路小学校门口安装的一种“风光互补路灯”，它头顶小风扇，肩扛
太阳能电池板，风扇在风中不停的转动，俨然一道亮丽的风景．它不需要挖路面埋管铺
设输电线路，无风有光时，通过太阳能电池板发电，有风无光时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并可日夜为蓄电池充电．以一杆传统的路灯和该新颖路灯对比，“风光互补路灯”1年大约可以节省电能3.6×10⁹J，减少碳粉尘排放300kg．请回答下列问题：
（1）对于风光互补路灯上的小风扇和太阳能电池板，下列说法正确的是C
A．当无风时，小风扇和太阳能电池板既没有动能也没有重力势能
B．当气温为0℃时，小风扇和太阳能电池板均没有内能
C．白天太阳能电池板产生的电能转化成化学能储存在蓄电池里
D．夜晚无风时，储存在蓄电池里的电能转变为化学能
（2）若煤炭的热值为3×10⁷J/kg，一盏这样的路灯每年可节约煤炭多少千克？
（3）若每年节约的能量有14%被水吸收，可将多少千克的水由20℃加热到沸腾？
（水的比热容为4.2×10³J/（kg．℃）、大气压强为标准大气压）
（4）这种风光互补路灯的优点有哪些？（答一点即可）

Answer 1

分析 （1）①物体由于运动具有的能是动能，物体由于被举高而具有的能是重力势能；
②内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，一切物体均有内能；
③风力发电机把风能转化为电能，太阳能电池板能把太阳能转化为电能；
（2）已知节省的电能和煤炭的热值，根据Q=mq求出一盏这样的路灯每年可节约煤炭的质量；
（3）根据题意求出水吸收的热量，再根据Q_吸=cm（t-t₀）求出可加热到沸腾水的质量；
（4）这种风光互补路灯利用太阳能和风能发电，节约资源，环保，且易安装．

解答 解：（1）A．当无风时，小风扇和太阳能电池板，由于被举高具有重力势能，故A不正确；
B．当气温为0℃时，小风扇和太阳能电池板均有内能，故B不正确；
C．白天太阳能电池板产生的电能转化成化学能储存在蓄电池里，故C正确；
D．夜晚无风时，储存在蓄电池里的化学能转变为电能，故D不正确；
（2）根据题意可知，煤炭放出的热量Q_放=3.6×10⁹J，
由Q_放=mq得一盏这样的路灯每年可节约煤炭的质量：
m_煤炭=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3.6×1{0}^{9}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=120kg；
（3）根据题意可知，水吸收的热量：
Q_吸=3.6×10⁹J×14%=5.04×10⁸J，
因为Q_吸=cm（t-t₀），
所以可加热到沸腾水的质量：
m_水=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{5.04×1{0}^{8}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=1500kg；
（4）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．
答：（1）C；
（2）一盏这样的路灯每年可节约煤炭120kg；
（3）可将1500kg的水由20℃加热到沸腾；
（4）节能、环保，便于施工．

点评 对于此类结合现代科技考查物理知识的题目，是现在中考的热点，解决此类问题时要紧扣物理考点，认真分析作答．