Question

如图所示为上海世博园区的一种太阳能照明灯，铭牌上标有“220V 40W LED”字样．若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.5m²，该电池板每天平均能接收的太阳能为2.88×10⁷ J/m²．若太阳照射一天，恰好可供该照明灯正常工作10h．求：
（1）该照明灯正常工作时的电流（保留小数点后两位）；
（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率；
（3）若照明灯消耗的这些能量是由火力发电站提供的，火力发电站的效率为30%，则一天可消耗多少千克煤？（煤的热值为3.0×10⁷ J/kg）

Answer 1

解：（1）据公式P=UI可知，I===0.18A；
（2）1h=3600s，所以10h=36000s；即t=36000s；
灯所消耗的电能是：W_灯=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶ J；
消耗的太阳能是W_太阳=2.88×10⁷ J/m²×0.5m²=1.44×10⁷ J；
所以η===10%；
（3）火力发电站的效率为30%，所以燃烧煤所产生的热量是：W_火===4.8×10⁶ J；
所以燃烧的煤的质量是：Q=mq；m===0.16kg；
答：（1）该照明灯正常工作时的电流0.18 A；（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率10%；（3）若照明灯消耗的这些能量是由火力发电站提供的，火力发电站的效率为30%，则一天可消耗多少千克煤0.16kg；
分析：（1）知道该灯的额定电压和额定功率，所以据公式P=UI计算即可；
（2）知道该LED灯的额定功率和工作时间，据公式W=Pt可以计算出所消耗的电能；
再据太阳的有效面积和相关知识，可以计算出太阳能电池吸收的太阳能，故在利用效率的计算公式计算即可；
（3）知道火力发电所提供的电能，据火力发电的效率，可以计算出煤燃烧释放的热量，而后再据公式Q=mq计算出煤的质量．
点评：本题综合考查了电功率公式的计算、消耗电能的计算、效率的计算，以及利用所学知识解决实际问题（新开发的太阳能照明灯能量转化问题），加强了学生的节能意识．