（2013•南长区二模）风光互补发电系统是一将太阳能和风能转化为电能的装置．该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物．因此

（2013•南长区二模）风光互补发电系统是一将太阳能和风能转化为电能的装置．该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物．因此风光互补发电系统是一种自然、清洁的能源．该系统已经在路灯，野外作业的渔船，山区牧民家等大规模的普及．
Ⅰ．某渔船上安装了“风光互补发电”装置，利用太阳能电池板和风力发电机发电，以节省燃油，此装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成．

（1）该装置的总质量为40kg，与渔船的总接触面积为0.32m²，对渔船的压强多大（g取10N/kg）？
（2）“风光互补发电”装置的发电功率为500W，正常工作1小时可产生多少电能？
（3）如图是不同发电方式的CO₂排放量，若在1000艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置，则与燃油发电相比，正常发电8h至少减少CO₂排放多少kg？
Ⅱ．如图是某公司开发生产了“风光互补路灯”，该路灯只需要晒晒太阳吹吹风就能工作，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆备时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用．为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止，放电余留20%左右即停止电能输出．
下表为某型号风光互补路灯系统配置方案．问：

风力发电机		太阳能电池组件
最小启动风速	1.0m/s	太阳能电池	36W
最小充电风速	2.0m/s	太阳能转换效率	15%
最大限制风速	12.0m/s	蓄电池	500Ah-12V
最大输出功率	400W	大功率LED路灯	80W-12V

（1）当风速为6.0m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20%充至90%需多长时间？
（2）如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m²，要想太阳能电池的最大功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要多大？

spf0211 1年前已收到1个回答举报

廖汀幼苗

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解题思路：Ⅰ．（1）该装置对渔船的压力和自身的重力相等，根据G=mg求出其大小，再根据压强公式求出对渔船的压强；
（2）根据W=Pt求出正常工作1小时可产生的电能；
（3）先求出1000艘渔船正常发电8h发的电，由图可知每kW•h少排放的CO₂，然后乘以8h发的电即为减少排放的CO₂；
Ⅱ．（1）根据题意求出蓄电池释放的电能，利用t=

W/P]计算时间；
（2）已知太阳能的转换效率和太阳辐射最大强度及需要达到的最大功率，利用效率公式计算得出面积．

Ⅰ．（1）该装置对渔船的压力：
F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，
对渔船的压强：
p=[F/S]=[400N
0.32m2=1250Pa；
（2）正常工作1小时可产生电能：
W=Pt=500×10^-3kW×1h=0.5kW•h；
（3）1000艘渔船，正常发电8h发的电：
W_总=1000×500×10^-3kW×8h=4000kW•h，
减少排放的CO₂：
m′=W_总×（0.42kg/kW•h-0.03kg/kW•h）=4000kW•h×0.39kg/kW•h=1560kg；
Ⅱ．（1）蓄电池释放的电能：
W″=12V×500A•h×（90%-20%）=12V×500A×3600s×（90%-20%）=1.512×10⁷J；
需要的时间：
t=
W″/P]=
1.512×107J
50W=302400s=84h；
（2）电池板面积：
S=′
P电
ηP辐=[36W
240W/m2×15%=1m²．
答：Ⅰ．（1）对渔船的压强为1250Pa；
（2）正常工作1小时可产生0.5kW•h的电能；
（3）正常发电8h至少减少CO₂排放1560kg；
Ⅱ．（1）将蓄电池的电量由20%充至90%需84h；
（2）太阳能电池板的面积至少要1m²．

点评：
本题考点：压强的大小及其计算；电功的实质；电功率的计算．

考点点评：本题为电学、力学的综合题，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，属于难题！

1年前

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