專題08電能與光能的轉(zhuǎn)化模型-【常考必刷】2022中考物理?？加?jì)算題(能量的轉(zhuǎn)化效率問(wèn)題專題)之經(jīng)典模型培優(yōu)練習(xí)(原卷版+解析)

專題08電能與光能的轉(zhuǎn)化模型1．目前，許多城市的十字路口都安裝了太陽(yáng)能紅綠燈。白天太陽(yáng)能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)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(yáng)能電池板每天有效受光時(shí)間為6h，每平方米的面積上太陽(yáng)輻射的功率為103W，則（1）這種太陽(yáng)能電池板每天獲得的電能為多少焦耳？（2）若太陽(yáng)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(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的功率是多大？光電轉(zhuǎn)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(shí)的提高，“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”（如圖所示）得到了廣泛的應(yīng)用。它既能通過(guò)太陽(yáng)能電池板充電，又能通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電，為延長(zhǎng)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(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配置方案的相關(guān)參數(shù)：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長(zhǎng)時(shí)間？（2）若當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射功率（1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽(yáng)能）為3.0×106J/（m2·h），求太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。（3）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率將變?yōu)?0W。在這種風(fēng)速下，持續(xù)光照12h，蓄電池的電量由20%充到了70%。求此過(guò)程中太陽(yáng)能電池板發(fā)電的平均功率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)太陽(yáng)能電池組件LED路燈蓄電池容量額定風(fēng)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(yáng)能LED路燈，白天有日照時(shí)，電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)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(yáng)能電池板輸出參數(shù)為“20V5A”，有效面積為0.5m2；正常日照時(shí)，太陽(yáng)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(chǔ)存多少電能？（2）該太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)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(dá)感應(yīng)裝置，20：00至24：00人群活動(dòng)密集時(shí)功率為20W，24：00至凌晨5：00夜深人靜時(shí)功率為4W，已知鋰電池最多能儲(chǔ)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(wú)日照）持續(xù)工作多少個(gè)晚上？4．在第19屆中國(guó)北京科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，一項(xiàng)“中國(guó)原創(chuàng)”重大發(fā)明成為世界媒體的焦點(diǎn)！全新亮相的“巴鐵”（如圖）吸引了世界的關(guān)注?！鞍丸F”是一種采用電力驅(qū)動(dòng)的大運(yùn)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(shè)計(jì)最快時(shí)速，“巴鐵”牽引機(jī)系統(tǒng)采用直流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，車頂層覆蓋太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，為車內(nèi)照明系統(tǒng)提供電能，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)額定電壓電機(jī)平均工作電流車體總長(zhǎng)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(zhuǎn)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(zhǎng)2m的小汽車同向以72km/h的速度勻速通過(guò)巴鐵的“肚子”，需多長(zhǎng)時(shí)間？（2）若行駛中的巴鐵總質(zhì)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(jī)的功率為多少？（3）為滿足“巴鐵”的照明系統(tǒng)同時(shí)正常工作，則光伏電池每平方米每小時(shí)需獲得的太陽(yáng)能為多少焦？5．城區(qū)某街道兩旁安裝了風(fēng)光互補(bǔ)路燈，該路燈系統(tǒng)同時(shí)安裝了太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電能儲(chǔ)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(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)，其中光電轉(zhuǎn)化效率是指太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)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(shí)間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。太陽(yáng)能電池板風(fēng)力發(fā)電機(jī)蓄電池LED燈電池板的總面積0.8m2最大限制風(fēng)速12m/s電池容量250Ah額定電壓24V光電轉(zhuǎn)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(chǔ)存的能量是多少？(2)在有風(fēng)晴天，光照5h，風(fēng)吹10h，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電總和是多少？設(shè)太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1200W/m2，風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速。(3)街道兩旁安裝了100盞該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈，每天正常工作10h，一個(gè)月消耗的電能相當(dāng)于完全燃燒煤炭多少？（煤炭熱值，一個(gè)月按30天算）6．如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)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(yáng)光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光。風(fēng)速（m/s）2468101216風(fēng)功率（W）151254201000200033758000(1)無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)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(zhuǎn)化為電能的效率η光為多大？(2)在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為多大？7．為響應(yīng)市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號(hào)召，小科設(shè)計(jì)了如圖所示的市政自動(dòng)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(yáng)能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過(guò)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(guān)系如下表：（壓板、杠桿和硬質(zhì)連桿的質(zhì)量及電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì)，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(shè)計(jì)要求，當(dāng)水位上升到浮體剛好全部浸入水中時(shí)，壓敏電阻受到壓力為360N，通過(guò)電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動(dòng)；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(shí)受到的浮力為多少N____？(2)在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達(dá)到安全位置上限，但排水裝置還未啟動(dòng)。如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該將與壓敏電阻相連的壓板向_____（填“左”或“右”）移動(dòng)；(3)若選用額定功率為5kW的排水電動(dòng)機(jī)，排水泵機(jī)械效率為80%，工作2小時(shí)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(zhuǎn)化率為10%，要對(duì)沒(méi)有電的控制電路蓄電池充滿電需要多少小時(shí)____？（太陽(yáng)能輻射到每平方米地面上的平均功率按1kW計(jì)算）8．風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)同時(shí)安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，并將電能儲(chǔ)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(shí)放電至余留20%停止電能輸出，可使蓄電池使用壽命更為長(zhǎng)久．下表為某型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)，其中光電轉(zhuǎn)化效率是指太陽(yáng)能電池扳將光能轉(zhuǎn)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(shí)間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率．（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)______原理發(fā)電的，利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，是將______能轉(zhuǎn)化為電能（2）當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時(shí)，太陽(yáng)能電池板的輸出功率為______W（3）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比，若風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為50W此時(shí)風(fēng)速為______m/s．（4）充滿電的蓄電池以額定電壓對(duì)外供電，輸出功率為100W時(shí)，為使蓄電池的使用壽命更為長(zhǎng)久，持續(xù)供電的時(shí)間不能超過(guò)______h（5）某城市一道路的路燈采用該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)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(yáng)能路燈（電路如圖所示），白天，光控開關(guān)S1與觸點(diǎn)a接觸，太陽(yáng)能電池板為蓄電池充電；晚上，光控開關(guān)S1與觸點(diǎn)b接觸，給路燈供電．時(shí)間控制開關(guān)S2，晚上12點(diǎn)前與觸點(diǎn)c接觸，主燈發(fā)光，12點(diǎn)后與觸點(diǎn)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(shí)．求：（1）路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時(shí)？（2）已知太陽(yáng)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(yáng)光照射10小時(shí)能使路燈正常工作5天，求太陽(yáng)能電池板光電轉(zhuǎn)化效率．（3）請(qǐng)舉出這種太陽(yáng)能路燈的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)．10．如圖是一種建在太空的太陽(yáng)能電站向地球上固定區(qū)域供電的示意圖.在太陽(yáng)能收集板上鋪設(shè)太陽(yáng)能電池.通過(guò)光電轉(zhuǎn)換把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能.再經(jīng)微波轉(zhuǎn)換器將電流轉(zhuǎn)換成微波.并通過(guò)天線將電能以微波的形式向地面發(fā)送.地面接收站通過(guò)天線把微波能還原成電能.(1)如果太陽(yáng)能電池的硅片能提供的電能為12kw／m2,巨大的太陽(yáng)能收集板的總面積為5×106m..則太陽(yáng)能電站的發(fā)電能力是多少千瓦?(2)利用微波傳輸電能.實(shí)現(xiàn)了“無(wú)纜輸電.輸電效率可達(dá)80%.若微波輸電采用的頻率是2450MHz.求微波的波長(zhǎng)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(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)既可以通過(guò)太陽(yáng)能電池組獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池，也可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時(shí)可以同時(shí)發(fā)電。某種型號(hào)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下：

風(fēng)力發(fā)電額定功率風(fēng)力發(fā)電額定風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速路燈額定電壓路燈額定功率太陽(yáng)能電池板平均輸出功率260W8m/s3m/s24V60W100W（1）假設(shè)路燈每晚工作10h，求路燈正常工作時(shí)每晚消耗的電能。

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

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

（4）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率P與風(fēng)速v的平方成正比．我市沿海風(fēng)速不低于4m/s的時(shí)間每年不少于4000h，試估算這臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)利用風(fēng)能的最小年發(fā)電量是多少KW?h？12．如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)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(yáng)光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光。風(fēng)速（m/s）2468101216風(fēng)功率（W）151254201000200033758000（1）無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)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(zhuǎn)化為電能的效率η光為多大？（2）在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為多大？專題08電能與光能的轉(zhuǎn)化模型1．目前，許多城市的十字路口都安裝了太陽(yáng)能紅綠燈。白天太陽(yáng)能電池板給紅綠燈供電，同時(shí)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(yáng)能電池板每天有效受光時(shí)間為6h，每平方米的面積上太陽(yáng)輻射的功率為103W，則（1）這種太陽(yáng)能電池板每天獲得的電能為多少焦耳？（2）若太陽(yáng)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(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的功率是多大？光電轉(zhuǎn)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(yáng)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(zhuǎn)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(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的功率為答：（1）這種太陽(yáng)能電池板每天獲得的電能為4.32×106J；（2）太陽(yáng)能紅綠燈正常工作時(shí)的功率是30W。2．隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”（如圖所示）得到了廣泛的應(yīng)用。它既能通過(guò)太陽(yáng)能電池板充電，又能通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電，為延長(zhǎng)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(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配置方案的相關(guān)參數(shù)：（1）僅靠蓄電池供電，最多可供燈具正常發(fā)光多長(zhǎng)時(shí)間？（2）若當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射功率（1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽(yáng)能）為3.0×106J/（m2·h），求太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。（3）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率將變?yōu)?0W。在這種風(fēng)速下，持續(xù)光照12h，蓄電池的電量由20%充到了70%。求此過(guò)程中太陽(yáng)能電池板發(fā)電的平均功率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)太陽(yáng)能電池組件LED路燈蓄電池容量額定風(fēng)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(shí)間（2）若當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射功率（1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽(yáng)能）為3.0×106J/（m2·h），太陽(yáng)吸收的太陽(yáng)能為太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率（3）當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率將變?yōu)?0W，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的儲(chǔ)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(guò)程中太陽(yáng)能電池板發(fā)電的電能為此過(guò)程中太陽(yáng)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(shí)間為60h；（2）太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率為15%；（3）此過(guò)程中太陽(yáng)能電池板發(fā)電的平均功率為。3．如圖所示是太陽(yáng)能LED路燈，白天有日照時(shí)，電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)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(yáng)能電池板輸出參數(shù)為“20V5A”，有效面積為0.5m2；正常日照時(shí)，太陽(yáng)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(chǔ)存多少電能？（2）該太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)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(dá)感應(yīng)裝置，20：00至24：00人群活動(dòng)密集時(shí)功率為20W，24：00至凌晨5：00夜深人靜時(shí)功率為4W，已知鋰電池最多能儲(chǔ)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(wú)日照）持續(xù)工作多少個(gè)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(chǔ)存電能（2）光電轉(zhuǎn)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(chǔ)存電能；（2）該太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率為25%；（3）持續(xù)9天。4．在第19屆中國(guó)北京科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，一項(xiàng)“中國(guó)原創(chuàng)”重大發(fā)明成為世界媒體的焦點(diǎn)！全新亮相的“巴鐵”（如圖）吸引了世界的關(guān)注。“巴鐵”是一種采用電力驅(qū)動(dòng)的大運(yùn)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(shè)計(jì)最快時(shí)速，“巴鐵”牽引機(jī)系統(tǒng)采用直流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，車頂層覆蓋太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，為車內(nèi)照明系統(tǒng)提供電能，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)額定電壓電機(jī)平均工作電流車體總長(zhǎng)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(zhuǎn)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(zhǎng)2m的小汽車同向以72km/h的速度勻速通過(guò)巴鐵的“肚子”，需多長(zhǎng)時(shí)間？（2）若行駛中的巴鐵總質(zhì)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(jī)的功率為多少？（3）為滿足“巴鐵”的照明系統(tǒng)同時(shí)正常工作，則光伏電池每平方米每小時(shí)需獲得的太陽(yáng)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(guò)巴鐵的“肚子”時(shí)間（2）巴鐵以最快速度勻速行駛時(shí)，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(jī)的功率P=Fv3=4500N×20m/s=9×104W（3）照明系統(tǒng)同時(shí)正常工作1h消耗的電能W1=Pt1=2kW×1h=2kW·h總共獲得的太陽(yáng)能則光伏電池每平方米每小時(shí)需獲得的太陽(yáng)能為答：（1）時(shí)間為10s；（2）巴鐵牽引機(jī)的功率9×104W；（3）光伏電池每平方米每小時(shí)需獲得的太陽(yáng)能為4.5×105J。5．城區(qū)某街道兩旁安裝了風(fēng)光互補(bǔ)路燈，該路燈系統(tǒng)同時(shí)安裝了太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，并將電能儲(chǔ)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(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)，其中光電轉(zhuǎn)化效率是指太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)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(shí)間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。太陽(yáng)能電池板風(fēng)力發(fā)電機(jī)蓄電池LED燈電池板的總面積0.8m2最大限制風(fēng)速12m/s電池容量250Ah額定電壓24V光電轉(zhuǎn)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(chǔ)存的能量是多少？(2)在有風(fēng)晴天，光照5h，風(fēng)吹10h，太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電總和是多少？設(shè)太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1200W/m2，風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速。(3)街道兩旁安裝了100盞該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈，每天正常工作10h，一個(gè)月消耗的電能相當(dāng)于完全燃燒煤炭多少？（煤炭熱值，一個(gè)月按30天算）【答案】(1)；(2)；(3)360【詳解】(1)根據(jù)電能計(jì)算公式可知(2)根據(jù)光電轉(zhuǎn)化效率可知光能轉(zhuǎn)化成的電能為風(fēng)能轉(zhuǎn)化成的電能為則總的電能為(3)互補(bǔ)路燈下，一個(gè)月消耗的電能為根據(jù)熱值計(jì)算公式可知答：(1)蓄電池充足一次電可儲(chǔ)存的能量是；(2)太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電總和是；(3)一個(gè)月消耗的電能相當(dāng)于完全燃燒煤炭360kg。6．如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)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(yáng)光輻射的功率為1kW，吹向風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η光。風(fēng)速（m/s）2468101216風(fēng)功率（W）151254201000200033758000(1)無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)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(zhuǎn)化為電能的效率η光為多大？(2)在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)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(yáng)能為光電池將光能轉(zhuǎn)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(yáng)能為根據(jù)公式可知光電池產(chǎn)生的電能為風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能為根據(jù)公式，可知消耗的風(fēng)能為風(fēng)的功率為根據(jù)風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系可知此時(shí)的風(fēng)速為10m/s。答：(1)無(wú)風(fēng)的晴天，光照6h，太陽(yáng)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(zhuǎn)化為電能的功率為20%；(2)在有風(fēng)的晴天，經(jīng)3h的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7h，則當(dāng)時(shí)的風(fēng)速為10m/s。7．為響應(yīng)市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號(hào)召，小科設(shè)計(jì)了如圖所示的市政自動(dòng)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(yáng)能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過(guò)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(guān)系如下表：（壓板、杠桿和硬質(zhì)連桿的質(zhì)量及電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì)，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(shè)計(jì)要求，當(dāng)水位上升到浮體剛好全部浸入水中時(shí)，壓敏電阻受到壓力為360N，通過(guò)電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動(dòng)；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(shí)受到的浮力為多少N____？(2)在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達(dá)到安全位置上限，但排水裝置還未啟動(dòng)。如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該將與壓敏電阻相連的壓板向_____（填“左”或“右”）移動(dòng)；(3)若選用額定功率為5kW的排水電動(dòng)機(jī)，排水泵機(jī)械效率為80%，工作2小時(shí)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(zhuǎn)化率為10%，要對(duì)沒(méi)有電的控制電路蓄電池充滿電需要多少小時(shí)____？（太陽(yáng)能輻射到每平方米地面上的平均功率按1kW計(jì)算）【答案】

40Ω

100N

右

6米

3.6【詳解】(1)當(dāng)浮體剛好全部浸入水中時(shí)，壓敏電阻受到壓力為360N，通過(guò)電磁鐵線圈的電I=100mA=0.1A由表中數(shù)據(jù)知，此時(shí)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(shè)此時(shí)連桿對(duì)A端的作用力為FA，壓敏電阻對(duì)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(duì)浮體向下的壓力由力的平衡條件可得，此時(shí)浮體受到的浮力(2)制作壓敏電阻的材料屬于半導(dǎo)體；在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達(dá)到安全位置上限，但排水裝置還未啟動(dòng)，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(shè)計(jì)要求，應(yīng)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(yīng)增大壓敏電阻受到的壓力，在A端作用力和動(dòng)力臂不變的情況下，由杠桿平衡條件知，將壓板向右移動(dòng)時(shí)，減小了阻力臂，可增大對(duì)壓敏電阻的壓力。(3)由可得，排水電動(dòng)機(jī)工作2h消耗的電能電動(dòng)機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能由W=Gh=mgh可得，能抽到6m高處水的質(zhì)量(4))蓄電池充滿電時(shí)儲(chǔ)存的電能因發(fā)電玻璃的光電轉(zhuǎn)化率為10%，所以發(fā)電玻璃接收到的太陽(yáng)能由E=PSt可得蓄電池充滿電需要的時(shí)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(shí)受到的浮力為100N；(2)應(yīng)將壓板向右移動(dòng)；(3)工作2小時(shí)能將4.8×105kg的水抽到6米高處；(4)要對(duì)沒(méi)有電的控制電路蓄電池充滿電需要3.6小時(shí)。8．風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)同時(shí)安裝了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，并將電能儲(chǔ)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(shí)放電至余留20%停止電能輸出，可使蓄電池使用壽命更為長(zhǎng)久．下表為某型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的部分技術(shù)參數(shù)，其中光電轉(zhuǎn)化效率是指太陽(yáng)能電池扳將光能轉(zhuǎn)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(shí)間的乘積，最大輸出功率是指風(fēng)速達(dá)到最大限制風(fēng)速時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率．（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)______原理發(fā)電的，利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，是將______能轉(zhuǎn)化為電能（2）當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池板表面處每平方米的功率為1000W時(shí)，太陽(yáng)能電池板的輸出功率為______W（3）已知風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率P與風(fēng)速v的三次方成正比，若風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為50W此時(shí)風(fēng)速為______m/s．（4）充滿電的蓄電池以額定電壓對(duì)外供電，輸出功率為100W時(shí)，為使蓄電池的使用壽命更為長(zhǎng)久，持續(xù)供電的時(shí)間不能超過(guò)______h（5）某城市一道路的路燈采用該型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)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(yīng)

機(jī)械能

80

6

14.4

700【詳解】(1)[1][2]風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理發(fā)電的,，利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，是將機(jī)械能(風(fēng)能)轉(zhuǎn)化為電能；(2)[3]電池板吸收的太陽(yáng)能的功率：P=1000W/m2×0.5m2=500W，太陽(yáng)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(fēng)速：v===6m/s，(4)[5]∵P=UI，∴I=，使用時(shí)放電至余留20%停止電能輸出,放電量：Q=150Ah×(1?20%)=120Ah，放電時(shí)間：t===14.4h.(5)[6]一天消耗的電能為：W=Pt=701000。9．有一種太陽(yáng)能路燈（電路如圖所示），白天，光控開關(guān)S1與觸點(diǎn)a接觸，太陽(yáng)能電池板為蓄電池充電；晚上，光控開關(guān)S1與觸點(diǎn)b接觸，給路燈供電．時(shí)間控制開關(guān)S2，晚上12點(diǎn)前與觸點(diǎn)c接觸，主燈發(fā)光，12點(diǎn)后與觸點(diǎn)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(shí)．求：（1）路燈正常工作一天消耗的電能是多少千瓦時(shí)？（2）已知太陽(yáng)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(yáng)光照射10小時(shí)能使路燈正常工作5天，求太陽(yáng)能電池板光電轉(zhuǎn)化效率．（3）請(qǐng)舉出這種太陽(yáng)能路燈的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)．【答案】（1）0.15kW?h．（2）10%；（3）太陽(yáng)能路燈的優(yōu)點(diǎn)：①采用太陽(yáng)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(yáng)能零排放、無(wú)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(shí)收集的電能為：路燈正常工作5天消耗的電能為：太陽(yáng)能電池板光電轉(zhuǎn)化效率：（3）太陽(yáng)能路燈的優(yōu)點(diǎn)可以從節(jié)能環(huán)保的角度分析，且太陽(yáng)能為可再生能源，故優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)為：①采用太陽(yáng)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(yáng)能零排放、無(wú)污染、取之不盡等．故答案為（1）0.15kW?h．（2）10%；（3）太陽(yáng)能路燈的優(yōu)點(diǎn)：①采用太陽(yáng)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(yáng)能零排放、無(wú)污染、取之不盡等．點(diǎn)睛：注意新能源的普遍性特點(diǎn)，是近幾年考試的重點(diǎn)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(duì)環(huán)境影響小，即無(wú)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(yáng)能電站向地球上固定區(qū)域供電的示意圖.在太陽(yáng)能收集板上鋪設(shè)太陽(yáng)能電池.通過(guò)光電轉(zhuǎn)換把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能.再經(jīng)微波轉(zhuǎn)換器將電流轉(zhuǎn)換成微波.并通過(guò)天線將電能以微波的形式向地面發(fā)送.地面接收站通過(guò)天線把微波能還原成電能.(1)如果太陽(yáng)能電池的硅片能提供的電能為12kw／m2,巨大的太陽(yáng)能收集板的總面積為5×106m..則太陽(yáng)能電站的發(fā)電能力是多少千瓦?(2)利用微波傳輸電能.實(shí)現(xiàn)了“無(wú)纜輸電.輸電效率可達(dá)80%.若微波輸電采用的頻率是2450MHz.求微波的波長(zhǎng)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(yáng)能電池的硅片能提供的電能為12kW/m2，巨大的太陽(yáng)能收集板的總面積為5×106m2，可得太陽(yáng)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(zhǎng)等于波速與波長(zhǎng)的比值即波長(zhǎng)=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(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)既可以通過(guò)太陽(yáng)能電池組獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池，也可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電并儲(chǔ)存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時(shí)可以同時(shí)發(fā)電。某種型號(hào)的風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)參數(shù)如下：

風(fēng)力發(fā)電額定功率風(fēng)力