Question

10．市環保局研究表明：機動車的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”．“減少污染排放，還我一片藍天”成為每一個公民的責任．
措施一：有關部門針對“節能減排”采取引進太陽能路燈，分布在部分綠地和大街兩旁．如圖所示的路燈用新型環保（無汞）LED節能燈，又稱冷光燈，將電能直接轉化為光能
（1）從能的轉化角度分析 LED燈較白熾燈節能的原因是LED燈將電能直接轉化為光能，減小能量損耗，而白熾燈將電能轉化為光能和熱能．
（2）根據“路燈系統說明”計算：電池充滿電后可以工作12小時，這期間消耗多少電能？

措施二：將汽車由燃燒汽油、柴油等改為使用電力，是從源頭減少“霾”的重要措施．某款以磷酸鐵鋰電池為動力的電動汽車，其電池部分技術參數如表所示．

電池類型	電池標準容量/安•時	充電電壓/伏	充電時間/時
磷酸鐵鋰	200	380	3.8

（3）給這款電動汽車充電，則充電機的正常輸出功率為多少？
（4）若電動車以54千米/時的正常速度勻速行駛時的輸出功率是36千瓦，計算此時的阻力．

Answer 1

分析 （1）用電器工作的過程，就是電流做功的過程，也是電能轉化成其他形式能的過程；
（2）由路燈系統說明可知電池的工作功率，根據W=Pt求出電池充滿電后可以工作12小時消耗的電能；
（3）根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{UIt}{t}$求出充電機的正常輸出功率；
（4）電動車正常速度勻速行駛時處于平衡狀態，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，二力大小相等，根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出其大小．

解答 解：（1）白熾燈發光時，電能轉化為內能，內能一部分轉化為光能，一部分散失，由于燈絲溫度很高，損失的內能較多；
而燈發光時，電能直接轉化為光能，沒有內能損失．所以，燈比白熾燈節能；
（2）電池的電功率P=40W=0.04kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，電池充滿電后可以工作12小時消耗的電能：
W=Pt=0.04kW×12h=0.48kW•h；
（3）充電機的正常輸出功率：
P_充=$\frac{W}{t}$=$\frac{UIt}{t}$=$\frac{380V×200A•h}{3.8h}$=2×10⁴W；
（4）因電動車正常速度勻速行駛時處于平衡狀態，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，
所以，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，此時的阻力：
f=F=$\frac{{P}_{輸出}}{v}$=$\frac{36×1{0}^{3}W}{\frac{54}{3.6}m/s}$=2400N．
答：（1）LED燈將電能直接轉化為光能，減小能量損耗，而白熾燈將電能轉化為光能和熱能；
（2）電池充滿電后可以工作12小時，這期間消耗0.48kW•h的電能；
（3）充電機的正常輸出功率為2×10⁴W；
（4）若電動車以54千米/時的正常速度勻速行駛時的輸出功率是36千瓦，此時的阻力為2400N．

點評 本題考查了能量的轉化和電功公式、電功率公式、功率公式以及二力平衡條件的應用，從說明書和表格中獲取有用的信息是關鍵．