專題08電能與光能的轉化模型-【?？急厮ⅰ?022中考物理常考計算題(能量的轉化效率問題專題)之經(jīng)典模型培優(yōu)練習(原卷版+解析)

專題08電能與光能的轉化模型1．目前，許多城市的十字路口都安裝了太陽能紅綠燈。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，使紅綠燈能連續(xù)工作。其主要參數(shù)見表所示。那么，若太陽能電池板每天有效受光時間為6h，每平方米的面積上太陽輻射的功率為103W，則（1）這種太陽能電池板每天獲得的電能為多少焦耳？（2）若太陽能紅綠燈由紅、黃、綠三燈組成，每天獲得的電能可使它連續(xù)正常工作40h，則太陽能紅綠燈正常工作時的功率是多大？光電轉換效率η有效受光面積S燈泡額定電壓U40%0.5m224V2．隨著人們環(huán)保意識的提高，“風光互補路燈”（如圖所示）得到了廣泛的應用。它既能通過太陽能電池板充電，又能通過風力發(fā)電機充電，為延長蓄電池的使用壽命，一般充電至90%左右即停止充電，放電余留20%左右即停止電能輸出。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案的相關參數(shù)：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間？（2）若當?shù)靥栞椛涔β剩?h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能）為3.0×106J/（m2·h），求太陽能電池的光電轉化效率。（3）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W。在這種風速下，持續(xù)光照12h，蓄電池的電量由20%充到了70%。求此過程中太陽能電池板發(fā)電的平均功率。風力發(fā)電機太陽能電池組件LED路燈蓄電池容量額定風速10m/s總面積電池板1.44m2額定電壓12V400A·h額定輸出功率400W額定輸出功率180W額定功率80w3．如圖所示是太陽能LED路燈，白天有日照時，電池板將太陽能轉化為電能并儲存在鋰電池中，晚上鋰電池給LED路燈系統(tǒng)供電提供照明，已知：太陽能電池板輸出參數(shù)為“20V5A”，有效面積為0.5m2；正常日照時，太陽每秒輻射到每平方米電池板上的能量為0.8×103J（即為0.8×103W/m2）。（1）若每天正常日照8h，鋰電池一天可以儲存多少電能？（2）該太陽能電池板的光電轉換效率為多少？（3）若路燈每晚從20：00持續(xù)工作到凌晨5：00，為了節(jié)能，LED路燈系統(tǒng)安裝雷達感應裝置，20：00至24：00人群活動密集時功率為20W，24：00至凌晨5：00夜深人靜時功率為4W，已知鋰電池最多能儲存3.24×106J的電能，則允滿電可以提供LED路燈系統(tǒng)在陰雨天（無日照）持續(xù)工作多少個晚上？4．在第19屆中國北京科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，一項“中國原創(chuàng)”重大發(fā)明成為世界媒體的焦點！全新亮相的“巴鐵”（如圖）吸引了世界的關注?！鞍丸F”是一種采用電力驅動的大運量寬體高架電車，上層載客，下層鏤空，馬路上的小汽車在它的“肚子”里自由穿行。設計最快時速，“巴鐵”牽引機系統(tǒng)采用直流電動機作動力，車頂層覆蓋太陽能光伏系統(tǒng)，為車內(nèi)照明系統(tǒng)提供電能，其相關技術參數(shù)如下：動力系統(tǒng)電機額定電壓電機平均工作電流車體總長有效載貨直流車載光伏系統(tǒng)光伏電池有效面積光伏電池的光電轉換效率照明系統(tǒng)總功率20%（1）如果“巴鐵”正在以54km/h勻速行駛在筆直的馬路上，一輛長2m的小汽車同向以72km/h的速度勻速通過巴鐵的“肚子”，需多長時間？（2）若行駛中的巴鐵總質量為60t，則以最快速度勻速行駛，所受阻力為巴鐵總重7.5倍，巴鐵牽引機的功率為多少？（3）為滿足“巴鐵”的照明系統(tǒng)同時正常工作，則光伏電池每平方米每小時需獲得的太陽能為多少焦？5．城區(qū)某街道兩旁安裝了風光互補路燈，該路燈系統(tǒng)同時安裝了太陽能電池板和風力發(fā)電機，有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中，為了節(jié)能該路燈采用LED燈照明。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)的部分技術參數(shù)，其中光電轉化效率是指太陽能電池板將光能轉化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時間的乘積，最大輸出功率是指風速達到最大限制風速時風力發(fā)電機的輸出功率。太陽能電池板風力發(fā)電機蓄電池LED燈電池板的總面積0.8m2最大限制風速12m/s電池容量250Ah額定電壓24V光電轉化效率15%最大輸出功率150W額定電壓12V額定功率200W(1)蓄電池充足一次電可儲存的能量是多少？(2)在有風晴天，光照5h，風吹10h，太陽能電池板和風力發(fā)電機發(fā)電總和是多少？設太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1200W/m2，風速達到最大限制風速。(3)街道兩旁安裝了100盞該型號風光互補路燈，每天正常工作10h，一個月消耗的電能相當于完全燃燒煤炭多少？（煤炭熱值，一個月按30天算）6．如圖是一種配有風力發(fā)電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發(fā)電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為η光。風速（m/s）2468101216風功率（W）151254201000200033758000(1)無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kW·h？光電池將光能轉化為電能的效率η光為多大？(2)在有風的晴天，經(jīng)3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？7．為響應市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號召，小科設計了如圖所示的市政自動排水裝置模型，控制電路由電壓為12V、最大容量為6000mAh的蓄電池供電，蓄電池用“發(fā)電玻璃”制成的太陽能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿ABO與圓柱形浮體相連，，壓敏電阻的阻值隨壓力變化的關系如下表：（壓板、杠桿和硬質連桿的質量及電磁鐵線圈電阻忽略不計，所用綠燈紅燈及排水泵的額定電壓均為220V）壓敏電阻受到的壓力F/N60120180240300360420480…壓敏電阻R阻值/Ω400260180125100806555…(1)按照設計要求，當水位上升到浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動；定值電阻R0的阻值為多少____？該浮體重力為10N，浮體剛好全部浸入水中時受到的浮力為多少N____？(2)在實際調試過程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達到安全位置上限，但排水裝置還未啟動。如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設計要求，應該將與壓敏電阻相連的壓板向_____（填“左”或“右”）移動；(3)若選用額定功率為5kW的排水電動機，排水泵機械效率為80%，工作2小時能將多少kg的水抽到6米高處____？（g=10N/kg）(4)“發(fā)電玻璃”面積為0.2m2，其光電轉化率為10%，要對沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要多少小時____？（太陽能輻射到每平方米地面上的平均功率按1kW計算）8．風光互補路燈系統(tǒng)同時安裝了風力發(fā)電機和太陽能電池板，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中，供路燈照明使用蓄電池充滿電后不再充電，使用時放電至余留20%停止電能輸出，可使蓄電池使用壽命更為長久．下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)的部分技術參數(shù)，其中光電轉化效率是指太陽能電池扳將光能轉化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時間的乘積，最大輸出功率是指風速達到最大限制風速時風力發(fā)電機的輸出功率．（1）風力發(fā)電機是根據(jù)______原理發(fā)電的，利用風力發(fā)電時，是將______能轉化為電能（2）當太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時，太陽能電池板的輸出功率為______W（3）已知風力發(fā)電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，若風力發(fā)電機的輸出功率為50W此時風速為______m/s．（4）充滿電的蓄電池以額定電壓對外供電，輸出功率為100W時，為使蓄電池的使用壽命更為長久，持續(xù)供電的時間不能超過______h（5）某城市一道路的路燈采用該型號風光互補路燈照明，已知路燈的規(guī)格為“12V、70W”路燈共1000盞，每天正常工作10h，則一天消耗的電能為______kW?h9．有一種太陽能路燈（電路如圖所示），白天，光控開關S1與觸點a接觸，太陽能電池板為蓄電池充電；晚上，光控開關S1與觸點b接觸，給路燈供電．時間控制開關S2，晚上12點前與觸點c接觸，主燈發(fā)光，12點后與觸點d接觸，副燈發(fā)光．主燈為“24V15W”的節(jié)能燈，副燈為“24V

10W”的節(jié)能燈，平均每天各工作6小時．求：（1）路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時？（2）已知太陽能電池板的面積為0.5m2，每平方米平均收集功率為1.5kW，若太陽光照射10小時能使路燈正常工作5天，求太陽能電池板光電轉化效率．（3）請舉出這種太陽能路燈的兩個優(yōu)點．10．如圖是一種建在太空的太陽能電站向地球上固定區(qū)域供電的示意圖.在太陽能收集板上鋪設太陽能電池.通過光電轉換把太陽能轉換成電能.再經(jīng)微波轉換器將電流轉換成微波.并通過天線將電能以微波的形式向地面發(fā)送.地面接收站通過天線把微波能還原成電能.(1)如果太陽能電池的硅片能提供的電能為12kw／m2,巨大的太陽能收集板的總面積為5×106m..則太陽能電站的發(fā)電能力是多少千瓦?(2)利用微波傳輸電能.實現(xiàn)了“無纜輸電.輸電效率可達80%.若微波輸電采用的頻率是2450MHz.求微波的波長及地面接收站接收到的電能.11．目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術參數(shù)如下：

風力發(fā)電額定功率風力發(fā)電額定風速風力發(fā)電機啟動風速路燈額定電壓路燈額定功率太陽能電池板平均輸出功率260W8m/s3m/s24V60W100W（1）假設路燈每晚工作10h，求路燈正常工作時每晚消耗的電能。

（2）如果太陽光照射到地面時的輻射功率為800J/（s?m2）（1s輻射在每1m2上的光能為800J），若太陽能電池板的面積為1.25m2，太陽能電池光電轉換效率為多大？

（3）在平均風速為8m/s的晚上，風力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池充電，如果風力發(fā)電機一晚上工作時間為8h，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少kW?h？

（4）已知風力發(fā)電機的輸出電功率P與風速v的平方成正比．我市沿海風速不低于4m/s的時間每年不少于4000h，試估算這臺風光互補路燈系統(tǒng)利用風能的最小年發(fā)電量是多少KW?h？12．如圖是一種配有風力發(fā)電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發(fā)電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為η光。風速（m/s）2468101216風功率（W）151254201000200033758000（1）無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kW·h？光電池將光能轉化為電能的效率η光為多大？（2）在有風的晴天，經(jīng)3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？專題08電能與光能的轉化模型1．目前，許多城市的十字路口都安裝了太陽能紅綠燈。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，使紅綠燈能連續(xù)工作。其主要參數(shù)見表所示。那么，若太陽能電池板每天有效受光時間為6h，每平方米的面積上太陽輻射的功率為103W，則（1）這種太陽能電池板每天獲得的電能為多少焦耳？（2）若太陽能紅綠燈由紅、黃、綠三燈組成，每天獲得的電能可使它連續(xù)正常工作40h，則太陽能紅綠燈正常工作時的功率是多大？光電轉換效率η有效受光面積S燈泡額定電壓U40%0.5m224V【答案】（1）4.32×106J；（2）30W【詳解】解：（1）太陽能電池板每天獲得的總能量W總=P1t1=103W/m2×0.5m2×6×3600s=1.08×107J根據(jù)光電轉換效率公式可得，每天獲得的電能W電=W總×η=1.08×107J×40%=4.32×106J（2）太陽能紅綠燈正常工作時的功率為答：（1）這種太陽能電池板每天獲得的電能為4.32×106J；（2）太陽能紅綠燈正常工作時的功率是30W。2．隨著人們環(huán)保意識的提高，“風光互補路燈”（如圖所示）得到了廣泛的應用。它既能通過太陽能電池板充電，又能通過風力發(fā)電機充電，為延長蓄電池的使用壽命，一般充電至90%左右即停止充電，放電余留20%左右即停止電能輸出。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)配置方案的相關參數(shù)：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長時間？（2）若當?shù)靥栞椛涔β剩?h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能）為3.0×106J/（m2·h），求太陽能電池的光電轉化效率。（3）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W。在這種風速下，持續(xù)光照12h，蓄電池的電量由20%充到了70%。求此過程中太陽能電池板發(fā)電的平均功率。風力發(fā)電機太陽能電池組件LED路燈蓄電池容量額定風速10m/s總面積電池板1.44m2額定電壓12V400A·h額定輸出功率400W額定輸出功率180W額定功率80w【答案】（1）60h；（2）；（3）【詳解】解：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光的時間（2）若當?shù)靥栞椛涔β剩?h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能）為3.0×106J/（m2·h），太陽吸收的太陽能為太陽能電池的光電轉化效率（3）當風速為6m/s時，風力發(fā)電機的輸出功率將變?yōu)?0W，風力發(fā)電機的儲存的電能為蓄電池的電量由20%充到了70%，所蓄的電能為此過程中太陽能電池板發(fā)電的電能為此過程中太陽能電池板發(fā)電的平均功率答：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光的時間為60h；（2）太陽能電池的光電轉化效率為15%；（3）此過程中太陽能電池板發(fā)電的平均功率為。3．如圖所示是太陽能LED路燈，白天有日照時，電池板將太陽能轉化為電能并儲存在鋰電池中，晚上鋰電池給LED路燈系統(tǒng)供電提供照明，已知：太陽能電池板輸出參數(shù)為“20V5A”，有效面積為0.5m2；正常日照時，太陽每秒輻射到每平方米電池板上的能量為0.8×103J（即為0.8×103W/m2）。（1）若每天正常日照8h，鋰電池一天可以儲存多少電能？（2）該太陽能電池板的光電轉換效率為多少？（3）若路燈每晚從20：00持續(xù)工作到凌晨5：00，為了節(jié)能，LED路燈系統(tǒng)安裝雷達感應裝置，20：00至24：00人群活動密集時功率為20W，24：00至凌晨5：00夜深人靜時功率為4W，已知鋰電池最多能儲存3.24×106J的電能，則允滿電可以提供LED路燈系統(tǒng)在陰雨天（無日照）持續(xù)工作多少個晚上？【答案】（1）；（2）25%；（3）9【詳解】解：（1）若每天正常日照8h，鋰電池一天可以儲存電能（2）光電轉換效率為（3）一天消耗電能工作天數(shù)答：（1）若每天正常日照8h，鋰電池一天可以儲存電能；（2）該太陽能電池板的光電轉換效率為25%；（3）持續(xù)9天。4．在第19屆中國北京科技產(chǎn)業(yè)博覽會上，一項“中國原創(chuàng)”重大發(fā)明成為世界媒體的焦點！全新亮相的“巴鐵”（如圖）吸引了世界的關注?！鞍丸F”是一種采用電力驅動的大運量寬體高架電車，上層載客，下層鏤空，馬路上的小汽車在它的“肚子”里自由穿行。設計最快時速，“巴鐵”牽引機系統(tǒng)采用直流電動機作動力，車頂層覆蓋太陽能光伏系統(tǒng)，為車內(nèi)照明系統(tǒng)提供電能，其相關技術參數(shù)如下：動力系統(tǒng)電機額定電壓電機平均工作電流車體總長有效載貨直流車載光伏系統(tǒng)光伏電池有效面積光伏電池的光電轉換效率照明系統(tǒng)總功率20%（1）如果“巴鐵”正在以54km/h勻速行駛在筆直的馬路上，一輛長2m的小汽車同向以72km/h的速度勻速通過巴鐵的“肚子”，需多長時間？（2）若行駛中的巴鐵總質量為60t，則以最快速度勻速行駛，所受阻力為巴鐵總重7.5倍，巴鐵牽引機的功率為多少？（3）為滿足“巴鐵”的照明系統(tǒng)同時正常工作，則光伏電池每平方米每小時需獲得的太陽能為多少焦？【答案】（1）10s；（2）9×104W；（3）4.5×105J【詳解】解：（1）巴鐵速度v1=54km/h=15m/s汽車速度v2=72km/h=20m/s小汽車完全通過巴鐵的“肚子”時間（2）巴鐵以最快速度勻速行駛時，牽引力F=f=7.5×10-3G=7.5×10-3mg=7.5×10-3×60×103kg×10N/kg=4500N巴鐵最快速度為72km/h，即20m/s，巴鐵牽引機的功率P=Fv3=4500N×20m/s=9×104W（3）照明系統(tǒng)同時正常工作1h消耗的電能W1=Pt1=2kW×1h=2kW·h總共獲得的太陽能則光伏電池每平方米每小時需獲得的太陽能為答：（1）時間為10s；（2）巴鐵牽引機的功率9×104W；（3）光伏電池每平方米每小時需獲得的太陽能為4.5×105J。5．城區(qū)某街道兩旁安裝了風光互補路燈，該路燈系統(tǒng)同時安裝了太陽能電池板和風力發(fā)電機，有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中，為了節(jié)能該路燈采用LED燈照明。下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)的部分技術參數(shù)，其中光電轉化效率是指太陽能電池板將光能轉化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時間的乘積，最大輸出功率是指風速達到最大限制風速時風力發(fā)電機的輸出功率。太陽能電池板風力發(fā)電機蓄電池LED燈電池板的總面積0.8m2最大限制風速12m/s電池容量250Ah額定電壓24V光電轉化效率15%最大輸出功率150W額定電壓12V額定功率200W(1)蓄電池充足一次電可儲存的能量是多少？(2)在有風晴天，光照5h，風吹10h，太陽能電池板和風力發(fā)電機發(fā)電總和是多少？設太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1200W/m2，風速達到最大限制風速。(3)街道兩旁安裝了100盞該型號風光互補路燈，每天正常工作10h，一個月消耗的電能相當于完全燃燒煤炭多少？（煤炭熱值，一個月按30天算）【答案】(1)；(2)；(3)360【詳解】(1)根據(jù)電能計算公式可知(2)根據(jù)光電轉化效率可知光能轉化成的電能為風能轉化成的電能為則總的電能為(3)互補路燈下，一個月消耗的電能為根據(jù)熱值計算公式可知答：(1)蓄電池充足一次電可儲存的能量是；(2)太陽能電池板和風力發(fā)電機發(fā)電總和是；(3)一個月消耗的電能相當于完全燃燒煤炭360kg。6．如圖是一種配有風力發(fā)電機和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為1kW，吹向風力發(fā)電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效率為4%，光電池將光能轉化為電能的效率為η光。風速（m/s）2468101216風功率（W）151254201000200033758000(1)無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是多少kW·h？光電池將光能轉化為電能的效率η光為多大？(2)在有風的晴天，經(jīng)3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為多大？【答案】(1)1.2kW·h；20%；(2)10m/s【詳解】(1)已知，，，，路燈工作消耗的電能為光照，光電池接收的太陽能為光電池將光能轉化為電能的效率為(2)路燈工作消耗的電能為光照，光電池接收的太陽能為根據(jù)公式可知光電池產(chǎn)生的電能為風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能為根據(jù)公式，可知消耗的風能為風的功率為根據(jù)風功率與風速之間的關系可知此時的風速為10m/s。答：(1)無風的晴天，光照6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作10h，則路燈消耗的電能是1.2kw·h；光電池將光能轉化為電能的功率為20%；(2)在有風的晴天，經(jīng)3h的光照和風吹，路燈可正常工作7h，則當時的風速為10m/s。7．為響應市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號召，小科設計了如圖所示的市政自動排水裝置模型，控制電路由電壓為12V、最大容量為6000mAh的蓄電池供電，蓄電池用“發(fā)電玻璃”制成的太陽能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿ABO與圓柱形浮體相連，，壓敏電阻的阻值隨壓力變化的關系如下表：（壓板、杠桿和硬質連桿的質量及電磁鐵線圈電阻忽略不計，所用綠燈紅燈及排水泵的額定電壓均為220V）壓敏電阻受到的壓力F/N60120180240300360420480…壓敏電阻R阻值/Ω400260180125100806555…(1)按照設計要求，當水位上升到浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動；定值電阻R0的阻值為多少____？該浮體重力為10N，浮體剛好全部浸入水中時受到的浮力為多少N____？(2)在實際調試過程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達到安全位置上限，但排水裝置還未啟動。如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設計要求，應該將與壓敏電阻相連的壓板向_____（填“左”或“右”）移動；(3)若選用額定功率為5kW的排水電動機，排水泵機械效率為80%，工作2小時能將多少kg的水抽到6米高處____？（g=10N/kg）(4)“發(fā)電玻璃”面積為0.2m2，其光電轉化率為10%，要對沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要多少小時____？（太陽能輻射到每平方米地面上的平均功率按1kW計算）【答案】

40Ω

100N

右

6米

3.6【詳解】(1)當浮體剛好全部浸入水中時，壓敏電阻受到壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電I=100mA=0.1A由表中數(shù)據(jù)知，此時壓敏電阻的阻值R=80Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以由可得定值電阻R0的阻值設此時連桿對A端的作用力為FA，壓敏電阻對B處的作用力為FB，由杠桿的平衡條件可得由力作用的相互性可知，A端對浮體向下的壓力由力的平衡條件可得，此時浮體受到的浮力(2)制作壓敏電阻的材料屬于半導體；在實際調試過程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達到安全位置上限，但排水裝置還未啟動，則控制電路的電流太小，如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設計要求，應減小控制電路中的電阻以增大控制電路中的電流，由表格數(shù)據(jù)可知，應增大壓敏電阻受到的壓力，在A端作用力和動力臂不變的情況下，由杠桿平衡條件知，將壓板向右移動時，減小了阻力臂，可增大對壓敏電阻的壓力。(3)由可得，排水電動機工作2h消耗的電能電動機消耗的電能轉化為水的機械能由W=Gh=mgh可得，能抽到6m高處水的質量(4))蓄電池充滿電時儲存的電能因發(fā)電玻璃的光電轉化率為10%，所以發(fā)電玻璃接收到的太陽能由E=PSt可得蓄電池充滿電需要的時間答：(1)定值電阻R0的阻值為40Ω；該浮體重力為10N，浮體剛好全部浸入水中時受到的浮力為100N；(2)應將壓板向右移動；(3)工作2小時能將4.8×105kg的水抽到6米高處；(4)要對沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要3.6小時。8．風光互補路燈系統(tǒng)同時安裝了風力發(fā)電機和太陽能電池板，有風時通過風力發(fā)電機發(fā)電有陽光時通過太陽能電池板發(fā)電，并將電能儲存至蓄電池中，供路燈照明使用蓄電池充滿電后不再充電，使用時放電至余留20%停止電能輸出，可使蓄電池使用壽命更為長久．下表為某型號風光互補路燈系統(tǒng)的部分技術參數(shù)，其中光電轉化效率是指太陽能電池扳將光能轉化為電能的效率，蓄電池容量是指蓄電池放電電流與放電總時間的乘積，最大輸出功率是指風速達到最大限制風速時風力發(fā)電機的輸出功率．（1）風力發(fā)電機是根據(jù)______原理發(fā)電的，利用風力發(fā)電時，是將______能轉化為電能（2）當太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時，太陽能電池板的輸出功率為______W（3）已知風力發(fā)電機的輸出功率P與風速v的三次方成正比，若風力發(fā)電機的輸出功率為50W此時風速為______m/s．（4）充滿電的蓄電池以額定電壓對外供電，輸出功率為100W時，為使蓄電池的使用壽命更為長久，持續(xù)供電的時間不能超過______h（5）某城市一道路的路燈采用該型號風光互補路燈照明，已知路燈的規(guī)格為“12V、70W”路燈共1000盞，每天正常工作10h，則一天消耗的電能為______kW?h【答案】

電磁感應

機械能

80

6

14.4

700【詳解】(1)[1][2]風力發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理發(fā)電的,，利用風力發(fā)電時，是將機械能(風能)轉化為電能；(2)[3]電池板吸收的太陽能的功率：P=1000W/m2×0.5m2=500W，太陽能電池板的輸出功率：P′=16%×500W=80W；(3)[4]根據(jù)題意可知：=所以風速：v===6m/s，(4)[5]∵P=UI，∴I=，使用時放電至余留20%停止電能輸出,放電量：Q=150Ah×(1?20%)=120Ah，放電時間：t===14.4h.(5)[6]一天消耗的電能為：W=Pt=701000。9．有一種太陽能路燈（電路如圖所示），白天，光控開關S1與觸點a接觸，太陽能電池板為蓄電池充電；晚上，光控開關S1與觸點b接觸，給路燈供電．時間控制開關S2，晚上12點前與觸點c接觸，主燈發(fā)光，12點后與觸點d接觸，副燈發(fā)光．主燈為“24V15W”的節(jié)能燈，副燈為“24V

10W”的節(jié)能燈，平均每天各工作6小時．求：（1）路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時？（2）已知太陽能電池板的面積為0.5m2，每平方米平均收集功率為1.5kW，若太陽光照射10小時能使路燈正常工作5天，求太陽能電池板光電轉化效率．（3）請舉出這種太陽能路燈的兩個優(yōu)點．【答案】（1）0.15kW?h．（2）10%；（3）太陽能路燈的優(yōu)點：①采用太陽能電池可以節(jié)約電能；②主燈和副燈切換工作，也節(jié)約電能；③太陽能零排放、無污染、取之不盡等．【詳解】（1）主燈一天消耗的電能為：副燈一天消耗的電能為：一天共消耗電能：（2）電池板10小時收集的電能為：路燈正常工作5天消耗的電能為：太陽能電池板光電轉化效率：（3）太陽能路燈的優(yōu)點可以從節(jié)能環(huán)保的角度分析，且太陽能為可再生能源，故優(yōu)點可總結為：①采用太陽能電池可以節(jié)約電能；②主燈和副燈切換工作，也節(jié)約電能；③太陽能零排放、無污染、取之不盡等．故答案為（1）0.15kW?h．（2）10%；（3）太陽能路燈的優(yōu)點：①采用太陽能電池可以節(jié)約電能；②主燈和副燈切換工作，也節(jié)約電能；③太陽能零排放、無污染、取之不盡等．點睛：注意新能源的普遍性特點，是近幾年考試的重點內(nèi)容，如資源豐富，普遍具備可再生特性，可供人類永續(xù)利用；且不含碳或含碳量很少，對環(huán)境影響小，即無污染，所以人類目前大力發(fā)展新型能源．10．如圖是一種建在太空的太陽能電站向地球上固定區(qū)域供電的示意圖.在太陽能收集板上鋪設太陽能電池.通過光電轉換把太陽能轉換成電能.再經(jīng)微波轉換器將電流轉換成微波.并通過天線將電能以微波的形式向地面發(fā)送.地面接收站通過天線把微波能還原成電能.(1)如果太陽能電池的硅片能提供的電能為12kw／m2,巨大的太陽能收集板的總面積為5×106m..則太陽能電站的發(fā)電能力是多少千瓦?(2)利用微波傳輸電能.實現(xiàn)了“無纜輸電.輸電效率可達80%.若微波輸電采用的頻率是2450MHz.求微波的波長及地面接收站接收到的電能.【答案】（1）6×107kW．（2）0.12m和4.8×107kW．【詳解】因太陽能電池的硅片能提供的電能為12kW/m2，巨大的太陽能收集板的總面積為5×106m2，可得太陽能電站的發(fā)電能力P=P0S=1.2×104W/m2×5×106m2=6×1010W=6×107kw．微波的波長等于波速與波長的比值即波長=3×108m/s/2450×106Hz=0.12m．地面接收站接收到的電能是P′=P?η=6×107kw×0.8=4.8×107kw．11．目前很多城市已經(jīng)使用了風光互補路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以通過風力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風光互補路燈技術參數(shù)如下：

風力發(fā)電額定功率風力