Question

為創(chuàng)建全國(guó)“環(huán)保節(jié)能模范城市”，新建的小區(qū)將普遍安裝太陽能路燈．如左圖所示是某型號(hào)太陽能路燈：其頂層部是太陽能電池板，下方是“220V　10W”的電子節(jié)能燈．夏天，太陽光照射一天（日照時(shí)間為10h）可使節(jié)能燈正常工作40h；右圖是它的結(jié)構(gòu)示意圖：白天太陽能電池板給蓄電池充電，夜晚蓄電池放電讓節(jié)能燈通電發(fā)光．
（1）白天該太陽能路燈的能量轉(zhuǎn)化情況是：太陽能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為

化學(xué)能

．
（2）右圖中的S是太陽能路燈專用控制器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由光、聲音和時(shí)間控制的單刀多擲開關(guān)．晚上要讓電燈發(fā)光，控制器將控制開關(guān)S與

C

觸點(diǎn)接觸．
（3）夏天，太陽光照射一天該路燈將太陽能轉(zhuǎn)化成的電能是多少？相當(dāng)于完全燃燒多少Kg的焦碳？（焦碳的熱值為3.0×10⁷J/kg）
（4）如果太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率為1000J/（s?m²）（每秒鐘輻射在每1平方米上的光能為1000J），若太陽能電池板的面積為0.5m²，則這種太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率為多大？

Answer 1

分析：（1）太陽能電池板給蓄電池充電時(shí)將太陽能最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（2）晚上小燈泡工作時(shí)，需要蓄電池放電工作，故根據(jù)電路的特點(diǎn)需要?jiǎng)佑|點(diǎn)接觸C點(diǎn)；
（3）太陽光照射一天（日照時(shí)間為10h）可使節(jié)能燈正常工作40h，其中小燈泡的型號(hào)為“220V  10W”，根據(jù)電能的計(jì)算公式：W=Pt得出小燈泡消耗的電能，然后再利用公式Q=mq變形計(jì)算出完全燃燒焦炭的質(zhì)量；
（4）根據(jù)太陽光照射到地面時(shí)的輻射功率為1000J/（s?m²）和照射時(shí)間10h計(jì)算出總能量，有用的能量為小燈泡消耗的電能，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換率公式η=

W有用

W總

得出即可．

解答：解：（1）太陽能電池板給蓄電池的充電過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后再將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（2）從圖中可以獲取信息：白天需要太陽能電池板給蓄電池充電，故應(yīng)將開關(guān)S與a點(diǎn)接觸；晚上小燈泡開始工作，需要蓄電池放電，供小燈泡工作，所以應(yīng)將開關(guān)S與C點(diǎn)接觸；
（3）太陽光照射一天（日照時(shí)間為10h）可使節(jié)能燈正常工作40h，根據(jù)小燈泡的型號(hào)和電能的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算．
具體如：P=10w=0.01kw；t=40h
小燈泡消耗的電能為：W=Pt=0.01kw×40h=0.4kw?h；
小燈泡消耗的能量全部是燃燒焦炭來供應(yīng)則根據(jù)公式Q=mq變形得到質(zhì)量的計(jì)算公式：m=

Q

q

=

1.44×106J

3.0×107J/kg

=0.048kg；
（4）每秒鐘輻射在每1平方米上的光能為1000J，則10h照射在0.5m²面積上的總能量為：W_總=1000J/（ s?m²）×36000s×0.5m²=18000000J；
小燈泡消耗的有用能量為：W_有用=0.4kw?h=1.44×10⁶J；
故光電轉(zhuǎn)換率η=

W有用

W總

=

1.44×106J

1.8×107J

=0.08=8%．
故答案為：化學(xué)能，C，0.4kw?h，0.048kg，8%

點(diǎn)評(píng)：此題一道熱學(xué)的綜合性的題目，解答時(shí)掌握好相應(yīng)的計(jì)算公式是解答此題的關(guān)鍵．