题目

如图，是物地学科节上某实践小组设计的“环保节能生态小屋”。小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的，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。在强风或者晴天时，两种发电装置发出的电能不能立刻使用完，会将一部分电能充入蓄电池组中。已知蓄电池组的质量为75kg，电池能量密度为0.2kW•h/kg，为了增加蓄电池的使用寿命，在充电至蓄电池组容量的90%时停止充电，放电余留10%时停止放电。（1）0.2kW•h/kg的物理意义是 ____ 。（2）风力发电机参数如表所示，按照每天平均以3m/s的风速发电4h计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少J的电能？ 风速v/（m/s） v＜1 1≤v＜3 3≤v＜6 6≤v＜10 10≤v 1s内获得的风能/（×104J） 0 0.1 0.15 0.20 0.25 风电转化效率 - 30% （3）在风速为0.8m/s，晴朗的一天启动能源系统工作5h，已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，太阳能板面积为10m2，光电转化效率为16%。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为2kW•h，这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作？（4）小明认为该“环保节能生态小屋”更适合建造在陕北，而小华认为更适合建造在陕南。你赞成谁的观点？简要说明你的观点和理由 ____ 。

菁优网如图，是物地学科节上某实践小组设计的“环保节能生态小屋”。小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的，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。在强风或者晴天时，两种发电装置发出的电能不能立刻使用完，会将一部分电能充入蓄电池组中。已知蓄电池组的质量为75kg，电池能量密度为0.2kW•h/kg，为了增加蓄电池的使用寿命，在充电至蓄电池组容量的90%时停止充电，放电余留10%时停止放电。
（1）0.2kW•h/kg的物理意义是 ____ 。
（2）风力发电机参数如表所示，按照每天平均以3m/s的风速发电4h计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少J的电能？
风速v/（m/s） v＜1 1≤v＜3 3≤v＜6 6≤v＜10 10≤v
1s内获得的风能/（×104J） 0 0.1 0.15 0.20 0.25
风电转化效率 - 30%
（3）在风速为0.8m/s，晴朗的一天启动能源系统工作5h，已知该太阳能电池板1m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1kW，太阳能板面积为10m2，光电转化效率为16%。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为2kW•h，这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作？
（4）小明认为该“环保节能生态小屋”更适合建造在陕北，而小华认为更适合建造在陕南。你赞成谁的观点？简要说明你的观点和理由 ____ 。

题目解答

答案

解：（1）1千克该电池组储存的电能为0.2千瓦时；
（2）t=4×3600s=1.44×104s
风力发电机每天工作4h可以给小屋提供的电能；W1=0.15×104J/s×4×3600s×30%=6.48×106J；
（3）由表格数据可知风速为0.8 m/s时，风力发电机无法启动，只有太阳能电池板提供电能，且工作时间为5h，
5h太阳能电池板产生的电能：
W2=1000W/m2×10m2×5×3600 s×16%=2.88×107J，
蓄电池组充电到90%需要的电能：
W3=0.2 kW•h/kg×75kg×（90%-10%）=12kW•h=4.32×107J，
太阳能电池板需要转化的电能W4=12 kW•h+2kW•h=14kW-h=5.04×107J
W2＜W4，因此这天不可以完成一次蓄电池组的充电工作。
（4）建造在陕北更适合，陕北风大，太阳光照充足，可同时利用两种能量。
答：
（1）1千克该电池组储存的电能为0.2千瓦时；
（2）风力发电机每天可以给小屋提供多少J的电能为6.48×106J；
（3）这天剩余电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作；
（4）建造在陕北更适合，陕北风大，太阳光照充足，可同时利用两种能量。