Question

有一种太阳能路灯（电路如图），光控开关S，白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上，与触点b接触，给路灯供电．时控开关S₂，晚上12点前与触点c接触，主灯发光，12点后与触点d接触，副灯发光．主灯为“24V  15W”的节能灯，副灯为“24V 10W”的节能灯，平均每天各工作6小时．
（1）路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时？
（2）已知太阳能电池板的面积为0.5m²，每平方米平均收集功率为1.5KW，若太阳光照射10小时能使路灯正常工作5天，求太阳能电池板光电转化效率．
（3）请举出这种太阳能路灯的两个优点．

Answer 1

分析：（1）已知主灯和副灯的功率以及工作时间，根据公式W=Pt可求一天路灯消耗的电能．
（2）已知太阳能电池板的面积和每平方米平均收集功率，以及太阳光照射时间，可求收集的太阳能，还知道路灯正常工作一天消耗的电能，进一步求出路灯正常工作5天消耗的电能，路灯正常工作5天消耗的电能与收集的太阳能的比值就是太阳能电池板光电转化效率．
（3）太阳能路灯的优点从环保、节能两个方面回答即可．

解答：解：（1）主灯一天消耗的电能：W₁=P₁t=0.015kw×6h=0.09kw?h，
副灯一天消耗的电能：W₂=P₂t=0.01kw×6h=0.06kw?h，
路灯正常工作一天消耗的电能：W=W₁+W₂=0.09kw?h+0.06kw?h=0.15kw?h．
答：路灯正常工作一天消耗的电能是0.15kw?h．
（2）一天收集的太阳能：W_光=P′t₁=1.5kw/m²×0.5m²×10h=7.5kw?h，
路灯正常工作5天消耗的电能：W_电=5W=5×0.15kw?h=0.75kw?h，
电池板光电转化效率：η=

W电

W光

=

0.75kw?h

7.5kw?h

=10%．
答：太阳能电池板光电转化效率是10%．
（3）太阳能路灯的优点：①采用太阳能电池可以节约电能，
②主灯和副灯切换工作，也节约电能，
③太阳能零排放、无污染、取之不尽等．

点评：本题考查消耗电能的计算和太阳能的利用以及能量的利用效率，关键是电功公式的灵活运用，本题还告诉我们在日后的生活中要广泛使用太阳能，即节能又环保．