Question

9．目前，一種可移動的太陽能紅綠燈開始在不少城市的十字路口“站崗”．這種紅綠燈具有節(jié)能和靈活的特點，可大大減輕交警的工作壓力．這種太陽能紅綠燈的主要技術參數見下表．白天太陽能電池板給紅綠燈供電，同時多余的電能又給蓄電池充電．在陰雨天和晚上，蓄電池又給紅綠燈供電，使紅綠燈能連續(xù)工作，如圖所示．

光電轉換效率η	有效受光面積S	工作電壓U	每個信號燈 規(guī)格U、P	使用條件T
20%	2㎡	24V	24V、30W	-30℃～70℃

（1）這種太陽能紅綠燈底部裝有4個輪子，可輕易移動到需要臨時交通疏導或停電的地段．這4個輪子的作用是用滾動代替滑動的方法來減小摩擦．
（2）設一天有效受光時間為8h，每平方米的面積上太陽輻射的功率P₀=10³W，則這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是多少kwh？
（3）這種太陽能紅綠燈分前、后、左、右四組，每組又由紅、黃、綠三燈組成，共有12個信號燈．太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作多長時間？它正常工作時，干路電流是多大？（ 結果精確到0.1g）．

Answer 1

分析 （1）減小摩擦力的方法：減小壓力，減小接觸面的粗糙程度，使接觸面脫離，用滾動摩擦代替滑動摩擦；
（2）知道有效受光面積、每平方米的面積上太陽輻射的功率，可求太陽能電池板接收太陽輻射的總功率；利用W=Pt求一天太陽能電池板獲得的總太陽能，知道光電轉換效率，再利用W_電=W_總×η求陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能；
（3）到十字路口去觀察（注意安全），雖然共有12個信號燈，但是每組里面的紅綠燈不是同時工作的，同一時刻每組里只有一個燈工作，即同一時刻共有4個燈工作（可以查詢不同網頁了解），所以“太陽能紅綠燈正常工作時的總功率：P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW”，求出每組燈的總功率，知道提供的電能，利用t=$\frac{W}{P}$求工作時間，再利用P=UI求正常工作電流．

解答 解：（1）太陽能紅綠燈底部裝有4個輪子，是以滾動代替滑動來減小摩擦；
（2）太陽能電池板接收太陽輻射的總功率：
P_總=2m²×1×10³W/m²=2kW，
根據P=$\frac{W}{t}$可得一天太陽能電池板獲得的總太陽能：
W_總=P_總t=2kW×8h=16kW•h，
一天太陽能轉化的電能：
W_電=W_總×η=16kW•h×20%=3.2kW•h；
（3）太陽能紅綠燈正常工作時的總功率：
P=4P₁=4×30W=120W=0.12kW，
太陽能紅綠燈連續(xù)正常工作時間：
t=$\frac{{W}_{電}}{P}$=$\frac{3.2kW}{0.12kW}$≈26.7h，
太陽能紅綠燈正常工作時干路電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{120W}{24V}$=5A．
答：（1）滾動代替滑動；
（2）這種太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能是3.2kW•h；
（3）太陽能紅綠燈電池板一天獲得的電能，可供它連續(xù)正常工作26.7h，它正常工作時，干路電流是5A．

點評 本題考查學生對減小摩擦的方法、電功公式、電功率公式的掌握和運用，能從表中得出相關信息并利用好是本題的關鍵．