Question

17．目前，一種可移動的太陽能紅綠燈開始在不少城市的十字路口“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點，可大大減輕交警的工作壓力．白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能工作，如圖所示．這種太陽能紅綠燈的主要技術參數見下表．
（1）在晴朗的白天紅綠燈不工作而給蓄電池充電時，太陽能紅綠燈能量的轉化過程是太陽能轉化為電能再轉化為化學能．
（2）設一天有效受光時間為6小時，每平方米的面積上太陽輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少千瓦時？
（3）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個信號燈．太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作幾天？

光電轉換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個信號燈規(guī)格U、P	使用條件T
30%	8	24V	24V、30W	-30℃～70℃

Answer 1

分析 （1）根據太陽能的特點和太陽能電池板、蓄電池的工作原理回答；
（2）知道有效受光面積、每平方米的面積上太陽輻射的功率，可求太陽能電池板接收太陽輻射的總功率；利用W=Pt求一天太陽能電池板獲得的總太陽能，知道光電轉換效率，再利用W_電=W_總×η求陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能；
（3）十字路口共有12個信號燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時工作的，同一時刻每組里只有一個燈工作，即同一時刻共有4個燈工作（可以查詢不同網頁了解），所以“太陽能紅綠燈正常工作時的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每組燈的總功率，知道提供的電能，利用t=$\frac{W}{P}$求工作時間．

解答 解：（1）太陽能電池板給紅綠燈供電，是太陽能轉化成電能；多余的電能給蓄電池充電是電能轉化成化學能；
（2）太陽能電池板接收太陽輻射的總功率：P_總=8m²×1×10³W/m²=8kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，一天太陽能電池板獲得的總太陽能：W_總=P_總t=8kW×6h=48kW•h，
由η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{總}}$得，一天太陽能轉化的電能：W_電=W_總×η=48kW•h×30%=14.4kW•h；
（3）太陽能紅綠燈正常工作時的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，
由P=$\frac{W}{t}$得，太陽能紅綠燈連續(xù)正常工作時間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{14.4kW•h}{0.12kW}$=120h=120×$\frac{1}{24}$天=5天．
答：（1）太陽；電；化學．
（2）這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是14.4kW•h；
（3）太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作5天．

點評 本題考查學生對電功公式、電功率公式的掌握和運用，能從表中得出相關信息并利用好是本題的關鍵．