Question

目前，一种可移动的太阳能红绿灯开始在不少城市的十字路口“站岗”。这种红绿灯具有节能和灵活的特点，可大大减轻交警的工作压力。这种太阳能红绿灯的主要技术参数见下表。白天太阳能电池板给红绿灯供电，同时多余的电能又给蓄电池充电。在阴雨天和晚上，蓄电池又给红绿灯供电，使红绿灯能连续工作，如图所示。

光电转换效率η	有效受光面积S	工作电压U	每个信号灯 规格U、P	使用条件T
20％	2㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

 

 

 

 

（1）这种太阳能红绿灯底部装有4个轮子，可轻易移动到需要临时交通疏导或停电的地段。这4个轮子的作用是用    的方法来减小摩擦。

（2）设一天有效受光时间为8h，每平方米的面积上太阳辐射的功率P₀=10³W，则这种太阳能红绿灯电池板一天获得的电能是多少kwh?

（3）这种太阳能红绿灯分前、后、左、右四组，每组又由红、黄、绿三灯组成，共有12个信号灯。太阳能红绿灯电池板一天获得的电能，可供它连续正常工作多长时间？它正常工作时，干路电流是多大？（ 结果精确到0.1g）。

 

Answer 1

【答案】

(1) 滚动摩擦代替滑动摩擦  (2)W=3.2 kW•h (3)t=26.7h，I=5A

【解析】减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面的粗糙程度，使接触面脱离，用滚动摩擦代替滑动摩擦；知道有效受光面积、每平方米的面积上太阳辐射的功率，可求太阳能电池板接收太阳辐射的总功率；利用W=Pt求一天太阳能电池板获得的总太阳能，知道光电转换效率，再利用W电=W总×η求阳能红绿灯电池板一天获得的电能；到十字路口去观察（注意安全），虽然共有12个信号灯，但是每组里面的红绿灯不是同时工作的，同一时刻每组里只有一个灯工作，即同一时刻共有4个灯工作（可以查询不同网页了解），所以“太阳能红绿灯正常工作时的总功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每组灯的总功率，知道提供的电能，利用t=W/P 求工作时间，再利用P=UI求正常工作电流．

（1）太阳能红绿灯底部装有4个轮子，是以滚动代替滑动来减小摩擦；

（2）太阳能电池板接收太阳辐射的总功率：

P_总=2m²×1×10³W/m2=2kW，

一天太阳能电池板获得的总太阳能：

W_总=P_总t=2kW×8h=16kW•h，

一天太阳能转化的电能：

W_电=W_总×η=16kW•h×20%=3.2kW•h；

（3）太阳能红绿灯正常工作时的总功率：

P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，

太阳能红绿灯连续正常工作时间：

t=W_电/P =3.2kW•h/ 0.12kW =26.7h，

太阳能红绿灯正常工作时干路电流：

I=P/U =120W /24V =5A．