Question

如圖所示為一種太陽(yáng)能照明燈，太陽(yáng)能電池板供1只“220V 40W”的電子節(jié)能燈工作，若太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能的有效面積為0.3m²．地球上該處與太陽(yáng)光垂直的表面接收的太陽(yáng)輻射能可表示為5×10⁴J/（ min．m²），太陽(yáng)光照一天，恰好可供電子節(jié)能燈工作10h．假設(shè)太陽(yáng)光一直垂直照射太陽(yáng)能電池板，不考慮天氣影響，每天以8h計(jì)算．問(wèn)：
（1）電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時(shí)消耗的電能是多少？
（2）太陽(yáng)能電池板在一天時(shí)間里吸收的能量是多少？
（3）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少？

Answer 1

分析：（1）已知電子節(jié)能燈的功率和工作時(shí)間，根據(jù)W=Pt計(jì)算消耗的電能；
（2）已知太陽(yáng)光垂直的表面接收的太陽(yáng)輻射能、時(shí)間和有效面積，代入數(shù)值計(jì)算即可；
（3）已知電子節(jié)能燈燈的額定功率和工作時(shí)間，據(jù)公式W=Pt可以計(jì)算出燈所消耗的電能W_有用；又知太陽(yáng)能電池吸收的太陽(yáng)能W_總，故再利用效率的計(jì)算公式計(jì)算即可．

解答：解：
（1）P=40W，t₁=1h=3600s，
∵P=

W

t

，
∴電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時(shí)消耗的電能：
W=Pt=40W×3600s=1.44×10⁵J；
（2）t₂=8h=480min，S=0.3m²，
則太陽(yáng)能電池板在一天時(shí)間里吸收的能量：
W_總=5×10⁴J/（min?m²）×480min×0.3m²=7.2×10⁶J；
（3）t₃=10h=36000s，
∵P=

W

t

，
∴燈所消耗的電能是：W_有用=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶ J；
故太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

1.44×106 J

7.2×106J

×100%=20%．
答：（1）電子節(jié)能燈正常發(fā)光一小時(shí)消耗的電能是1.44×10⁵J；
（2）太陽(yáng)能電池板在一天時(shí)間里吸收的能量是7.2×10⁶J；
（3）太陽(yáng)能照明燈利用太陽(yáng)能的效率大約是20%．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了消耗電能的計(jì)算、效率的計(jì)算，以及利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題（新開發(fā)的太陽(yáng)能照明燈能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題），加強(qiáng)了學(xué)生的節(jié)能意識(shí)．