Question

【題目】如圖是長沙市湘江新區(qū)梅溪湖路一種配有小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光電池的新型綠色環(huán)保型路燈，該路燈正常工作時間一般為晚上19：00至第二天早上7：00.其功率為100W。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的線圈由風(fēng)葉直接帶動，其產(chǎn)生的電流可視為正弦交流電。已知風(fēng)葉的半徑為r=1m，風(fēng)能的利用效率為不η1=5%，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的線圈共有N=120匝，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T，線圈的面積為S1=0.2 m，空氣的密度為ρ=1.3 kg/m，晴天太陽垂直照射到地面上單位面積上的功率為1kW，雨天太陽垂直照射到地面上單位面積上的功率為0.4 kW，如果光電池板垂直太陽光方向的平均受光面積為S2=1m，光能的利用效率為為=20%，π取3./ ≈1.4，結(jié)果保留3位有效數(shù)字。

(1)該路燈每晝夜要消耗多少電能? 如果在一有風(fēng)的雨天，風(fēng)速為10m/s，要經(jīng)多少小時的光照和風(fēng)吹，才能滿足該路燈每晝夜消耗的電能?

(2)若晴天風(fēng)速為10m/s時，通過交流電表測得風(fēng)力發(fā)電機(jī)線圈的電流強(qiáng)度為1A，則此時風(fēng)葉的轉(zhuǎn)速為多少?

Answer 1

【答案】（1）6.76小時（2）9.48r/s

【解析】

（1）路燈每天消耗的電能為J
雨天經(jīng)小時的光照和風(fēng)吹，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能為E1，光能轉(zhuǎn)化為電能為E2，




聯(lián)立解得小時
（2）t時間內(nèi)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能為，

設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交流電的峰值電壓為
（n為每秒的轉(zhuǎn)速）
代入得
解得：