在建设资源节约型社会里，武汉光谷已经使用风光互补路灯系统（如图所示）．风光互补路灯系统具备了风能和太阳能产品的双重优点：没有风能的时候可以通过太阳能电池组件发电并储存

首页 > 考试 > 物理 > 初中物理 > 密度公式的应用/2022-02-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在建设资源节约型社会里，武汉光谷已经使用风光互补路灯系统（如图所示）．风光互补路灯系统具备了风能和太阳能产品的双重优点：没有风能的时候可以通过太阳能电池组件发电并储存在蓄电池中；有风能、没有光能时可以通过风力发电机发电，并储存在蓄电池；风光都具备时，可以同时发电．某种型号的风光互补路灯技术参数如下：
风力发电额定功率 风力发电额定风速 风力发电机启动风速 路灯 风力发电机
风扇直径		 太阳能电池板平均输出功率： 太阳能电池板使用寿命
300W 9m/s 3m/s 70W 1.4m 80W 20年
（1）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为1000J/（s?m2）（1s辐射在每1m2上的光能为1000J），太阳能电池光电转换效率为8%，则太阳能电池板的面积为多大？
（2）在平均风速为9m/s的晚上，风力发电机除供电源正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果蓄电池一个晚上储存电能1.84度，则风力发电机一晚上工作时间为多少？
（3）武汉地区夏季的平均风速是9m/s，空气的密度是1.2kg/m3．平均1s时间内有多少质量的气流冲击风力发电机风扇转动形成的圆面？如果lkg空气以这样的速度运动时具有的动能为40.5J，求当风速为9m/s时，这台风力发电机的效率？（π取3，计算结果取整数．）
（4）已知风力发电机的输出电功率P与风速V的平方成正比．光谷地区风速不低于6m/s的时间每年约为5100h，试估算这台风光互补路灯利用风能的最小年发电量是多少kW?h．

◎ 答案

（1）太阳能电池板接收到的总功率：
P总=
P输出
η
=
80W
8%
=1000W，
则太阳能电池板的面积：
S=
1000W
1000W/m2
=1m2；
（2）蓄电池可储存的电能为W=（P额-P灯）t，则
风力发电机一晚上的工作时间：
t=
W
P额-P灯
=
1.84KW?h
(300-70)×10-3KW
=8h；
（3）根据v=
s
t
可得：
每秒钟通过的空气流的长度L=vt=9m/s×1s=9m，
每秒钟通过风车轮叶形成的圆面空气流的体积V=SL=π（
D
2
）2×L=3×（
1.4m
2
）2×9m=13.23m3，
根据ρ=
m
V
可得：
空气流的质量m=ρV=1.29kg/m3×13.23m3=17.0667kg≈17kg；
每秒内冲击风力发电机风扇转动气流的动能：
E=40.5J/kg×17kg=688.5J，
风力发电机的效率
η=
Pt
E
×100%=
300W×1s
688.5J
×100%≈44%；                
（4）按题意，风速为6m/s风力发电机的输出功率：
P2=（
v2
v1
）2×P1=（
6m/s
9m/s
）2×300W=
400
3
W，
最小年发电量约为：
W总=P2 t1=
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系统 蓄电池 太阳能电池 效率 小年
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    白酒的行业规定，白酒的“度    		一只容积为3×10-4m3的瓶内盛有0.2Kg的水，一只口渴的乌鸦每次将一块质量为0.01Kg的小石子投入瓶中，当乌鸦投了25块相同的小石子后，就能从瓶中喝到水了。求：（1）瓶内石块的
    一只容积为3×10-4m3的瓶内盛    		小瓶中装满水时，称其总质量为88g，小明又在这只装满水的小瓶中放入10g小石块，水溢出后，小明把瓶的外部擦干，称其总质量为94g，试求：（1）小石块排开水的体积；（2）小石块的密
    小瓶中装满水时，称其总质量    		如图，是一台容积为18m3的运油车，装满汽油从大庆向哈尔滨市某加油站运油，运油车从大庆出发点到哈市此加油站的距离约202.5km。运油车的平均速度为90km／h。而此加油站预计在
    如图，是一台容积为18m3的运    		质量相等的水、硫酸、酒精；分别装在同样规格的三支试管中，如下图所示，试管A中装的是________，试管B中装的是________，试管C中装的是_________。（ρ硫酸>ρ水>ρ酒精
    质量相等的水、硫酸、酒精；
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