Question

13．太陽能路燈系統(tǒng)是采用晶體硅太陽能電池供電，免維護閥控式密封蓄電池（膠體電池）儲存電能，超高亮LED燈具作為光源，并由智能化充放電控制器控制，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)公用電力照明的路燈．白天，太陽能路燈的電池板經(jīng)過太陽光的照射，吸收太陽能并轉換成電能，向蓄電池組充電．晚上，蓄電池組提供電力給LED燈光源供電，實現(xiàn)照明功能．太陽能路燈系統(tǒng)以太陽能光電轉換提供電能，取之不盡，用之不竭．具有無需鋪設線纜、無需外部供電、不產(chǎn)生電費；光敏控制；具有穩(wěn)定性好、壽命長、發(fā)光效率高；安裝維護簡便，不需要架線或“開膛破肚”挖地施工，也沒有停電、限電顧慮．安全性能高，絕無觸電、火災等意外事故．節(jié)能環(huán)保無污染、無噪音、無輻射等優(yōu)點．可廣泛應用于城市主、次干道、小區(qū)、工廠、旅游景點、停車場等場所．
作為光源的LED燈具有耗電量小，發(fā)光效率高，使用壽命長，工作溫度低等特點．同亮度下，LED燈耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之一，而壽命卻是白熾燈的50倍，是熒光燈的20倍．是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后第四代照明產(chǎn)品．
（1）太陽能路燈系統(tǒng)的能量轉化過程涉及到的能量形式有：①太陽能；②電能；③化學能；④光能．白天，太陽能路燈系統(tǒng)中的能量轉化過程是①②③．（請按能量轉化的順序填序號）
（2）目前推廣使用LED光源最主要的目的是節(jié)能．
（3）某公園中安裝的太陽能路燈系統(tǒng)，其太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3m²，平均1h內(nèi)得到的太陽輻射能約為4×10⁵J，太陽光照射一天（以8h計算），恰好可供一只“12V  9W”的LED燈正常工作10h．該太陽能照明燈利用太陽能的效率約為10.125%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該過程中消耗了哪種形式的能，產(chǎn)生了哪種形式的能即可判斷能量的轉化過程；
（2）根據(jù)LED燈消耗的功率低的特點分析；
（3）根據(jù)題目提供的條件可以求出每天（8h）太陽能電池板吸收的太陽能，這是總能量；利用P=Wt求消耗的電能，即轉化的有用能量，再利用效率公式求電子節(jié)能利用太陽能的效率．

解答 解：
（1）白天，太陽能電池板太陽能轉化為電能，這種能量通過再次轉化電池的化學能儲存在大容量蓄電池內(nèi)；晚上，路燈開始工作．即蓄電池給路燈供電，此時將電池的化學能轉化為電能，而后再轉化為路燈的光能；所以白天太陽能路燈系統(tǒng)中的能量轉化過程順序是①②③．
（2）由于LED燈具有耗電量小，發(fā)光效率高，使用壽命長，工作溫度低等特點．同亮度下，LED燈耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之一，而壽命卻是白熾燈的50倍，是熒光燈的20倍．使用LED光源最主要的目的是節(jié)能；
（3）每天（8h）太陽能電池板吸收的太陽能：
W_總=4×10⁵J/h×8h=3.2×10⁶J，
電子節(jié)能燈正常工作則P=P_額=9W，工作10h消耗的電能：
W_有用=Pt=9W×10×3600s=3.24×10⁵J，
太陽能照明燈利用太陽能的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{3.24×1{0}^{5}J}{3.2×1{0}^{6}J}$×100%=10.125%．
故答案為：（1）①②③；（2）節(jié)能；（3）10.125．

點評 本題綜合考查電能和效率的計算，以及利用所學知識解決實際問題（新開發(fā)的太陽能照明燈能量轉化問題），加強了學生的節(jié)能意識．