Question

【題目】如圖是一種配有小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光電池的新型路燈，其功率為120W。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的線圈由風(fēng)葉直接帶動(dòng)，其產(chǎn)生的電流可視為正弦交流電。已知風(fēng)葉的半徑為r＝1m，風(fēng)能的利用效率為η1＝4%，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的線圈共有N＝200匝，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1T，線圈的面積為S1＝0.2m2，空氣的密度為ρ＝1.3kg/m3，

太陽(yáng)垂直照射到地面上單位面積上的功率為1kw，如果光電池板垂直太陽(yáng)光方向的平均受光面積為S＝1m2，光能的利用效率為η2＝20%，π取3，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。

（1）若某天是無(wú)風(fēng)的晴天，太陽(yáng)光照6小時(shí)，則太陽(yáng)能光電池產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作多少小時(shí)？

（2）如果在某天晚上，有8m/s的風(fēng)速持續(xù)刮風(fēng)6小時(shí)，則風(fēng)機(jī)所發(fā)的電可供路燈正常工作多少小時(shí)？

（3）如果在一有風(fēng)的晴天，經(jīng)3小時(shí)的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作7小時(shí)，則風(fēng)速為多大？若通過(guò)交流電表測(cè)得風(fēng)力發(fā)電機(jī)線圈的電流強(qiáng)度為1A，則此時(shí)風(fēng)葉的轉(zhuǎn)速為多少？

Answer 1

【答案】（1）10h （2）2.0h （3）5r/s

【解析】（1）太陽(yáng)光照6小時(shí)，可給路燈供電t1小時(shí)，則太陽(yáng)能光電池產(chǎn)生的電能為

（3分）

（2分）

（2）8m/s的風(fēng)速持續(xù)刮風(fēng)6小時(shí)，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化的電能為E2，,可供路燈正常工作t2小時(shí)

（4分）

（1分）

t2=2.0h （2分）

（3）設(shè)經(jīng)3小時(shí)的光照和風(fēng)吹，光能轉(zhuǎn)化為電能為E3，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能為E4，

（1分）

（1分）

（2分）

設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電的峰值電壓為Um （1分）

（n為每秒的轉(zhuǎn)速） （1分）

代入得（1分）

（1分）