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    3．某市高速出口有100盏风光互补路灯成了一道靓丽的风景．如图一，风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中．如图二是风光互补路灯系统原理框图．为了节能该路灯采用LED灯照明．下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率．

    太阳能电池板风力发电机蓄电池LED灯
    电池板的总面积0.5m2最大限制风速12.0m/s电池容量150Ah额定电压24V
    太阳能电池板平均输出功率100W最大输出功率400W额定电压12V额定功率60W
    （1）风力发电机利用风力发电时，是将机械能（风能）能转化为电能；
    （2）该型号LED灯正常工作时的电流为2.5A；
    （3）每盏风光互补的路灯整机质量为35千克，灯杆底部跟地面上底板的总接触面积约为25厘米2，则每盏风光互补路灯对地面上底板的压强为1.4×105Pa．
    （4）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗多少电能？如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭是多少kg？（已知火力发电时，发1度电需煤0.4kg，一个月以30天计）
    （5）“风光互补发电”装置的发电功率为500瓦，装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成，太阳能电池板、风力发电机的设计寿命为20年，蓄电池约4年更换一次，项目价格如下表：
    项目风力发电机太阳能电池板充电器蓄电池安装费
    价格（约）5000元4000元1000元2000元2000元
    小敏同学想在自己家的屋顶上安装这套“风光互补发电”装置，若该装置平均每天正常工作8小时，目前电费价格约为0.54元/千瓦时，请你通过计算帮他决定是否安装这套装置．

    分析 （1）判断能量转化，要从过程中的初始能量和最终形成的能量，进而判断出能量的转化过程；
    （2）该型号LED灯正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出正常工作时的电流；
    （3）路灯整机对地面压力F=G=mg，由p=$\frac{F}{S}$可计算出风光互补路灯对地面上底板的压强；
    （4）根据W=Pt求出100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗的电能，从而计算出一个月需要消耗煤炭的质量；
    （5）先计算20年所需的电费，再与风光互补发电成本相比较，即可得出结论．

    解答 解：（1）利用风力发电时，是将机械能（风能）转化为电能；
    （2）该型号LED灯正常工作时的电压为24V，功率为60W，
    根据P=UI可得，正常工作时的电流：
    I=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{24V}$=2.5A；
    （3）放在水平地面的物体对地面的压力：F=G=mg，
    每盏风光互补路灯对地面上底板的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{35kg×10N/kg}{25×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.4×105Pa；
    （4）100盏该型号风光互补路灯的总功率：P=100×60W=6000W=6kW，
    一天消耗的电能：W=Pt=6kW×10h=60kW•h，
    一个月用电：W总=60kW•h×30=1800kW•h；
    火力发电时，发1度电需煤0.4kg，所以一个月需要消耗煤炭的质量：
    m=0.4kg×1800=720kg；
    （5）二十年电费为：20×365×8×0.5kW•h×0.54元/kW•h=15768元；
    风光互补发电成本：5000元+4000元十1000元+2000元×5+2000元=22000元；
    因为风光互补发电成本高于二十年电费，所以不经济，建议不安装该装置．
    答：（1）机械能（风能）；（2）2.5A；（3）1.4×105Pa；
    （4）这100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10h，一个月消耗60kW•h电能，如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭4500kg；
    （5）建议不安装该装置．

    点评 本题为电学、力学综合题，综合考查了学生对所学知识的应用能力，要求灵活运用所学知识，还要仔细阅读题目，要学会从题目所给信息中找到解题有用的信息，属于难题！

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