第14讲 能量转化综合(2) 教师版

第十三讲能量转化综合（2）（讲义）

一、知识解读---会当凌绝顶，一览众山小

本专题主要讲解历年镇江中考倒数第二题，。主要考察速度、比热容、热值、效率，太阳能、新能源、能量转换等相关计算，关键在于各种公式及其变形公式的选择和灵活运用。

二、核心知识点---万丈高楼拔地起，岿然雄姿赖地基

1、能量的转化涉及的题目主要包括有：太阳能的转化、光电转化、电学和力学综合等。

2、能量转化效率是指一个能量转换器设备所输出可利用的能量，相对其输入能量的比

值，计算公式为：=

η。

3、此类题目主要要分清哪些是总功、有用功。

①有用的能量

常用求解公式：①Q=cm△t，W=Fs，W=Pt

②总能量

常用求解公式：Q=qm，Q=qV

【例1】太阳能是人类能源的宝库，人类除了间接利用贮存在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太阳能有一种太阳能路灯，电路如图所示，光控开关S白天与a接触，太阳能电池板为蓄电池充电；晚上与b接触，标有“24V 30W”的路灯正常发光。求：（1）路灯正常工作时，通过灯泡的电流。

（2）这种太阳能电池板的光电转换效率为15%，太阳光照射10h，可以使路灯正常工作9h，求这种太阳能电池板收集太阳能的功率。

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［变式训练］：现我市正在大力推行太阳能路灯，其电路如图所示，光控开关S白天与触点a接触，太阳能电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接触，给路灯供电。若路

灯为“24V 15W”的节能灯，路灯每天工作8h.

（1）该路灯正常工作时的电流是多少？

（2）该路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时？

（3）已知太阳能电池板的面积为0.5m2，每平方米平均收集功率为1.5KW，若太阳光照射8h能使路灯正常工作6天，求太阳能电池板的光电转化效率。

【例2】（17年镇江二模）“Smartflower Pop”是一款太阳能电池板，它能确保与日照方向始终垂直，使其吸收的太阳能最多。该电池板有自动清洁装置，使得它的工作效率比沾满灰尘的电池板更高。白天，太阳能电池发出的电直接供给家用电器工作，多余部分存储在蓄电池中。

（1）太阳能属于新能源选填（“常规”或“新”），太阳能电池将光能转化为电能。（2）“Smartflower Pop”晚间自动清洁一次需要1h，此时的耗电功率为1kW，则自动清洁一次消耗的电能为多少焦？与多少千克的焦炭完全燃烧产生的热量相等。（焦炭的热值q＝3×107J/kg）

（3）若叶片面积为25m2，白天太阳能电池接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2，光电转化效率为20%．某日，白天家庭耗电的平均功率为4kW，蓄电池的充电效率为84%，晚上若将当天存储的电能全部转化为内能，可将60kg的水从20℃加热到68℃，求当天的日照时间为多少小时。

三、课堂练习---知己知彼，方能百战百胜

1.如图是我国西部某地区风力发电的外景。该地区空气密度为1.3kg/m3，,一台风车的轮

叶转动时可以形成面积为100m2的圆面。下表给出了在不同风速下一台风车获得的能量。

若此地平均风速为15m/s，1台这样的风车10min获得的风能是 J；若某时间内风速为12m/s，一台风车工作1h所产生的电能供18只“220V 100W”灯泡正常工作8h，则这台风车发电效率为 .

2.如图所示为舟山市一种太阳能路灯的电路图，光控开关S

白天与触点a接触，太阳能

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晚上12点前与触点电池板为蓄电池充电，晚上与触点b接触，给路灯供电；光控开关S

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c接触，主灯发光，12点后与触点d接触，副灯发光。主灯为“24V 15W”的节能灯，副灯为“24V 10W”的节能灯，平均每天各工作6h。

（1）路灯下电线杆的影子的形成是由于光的直线传播。

（2）路灯正常工作一天消耗的电能是多少千瓦时？合多少焦？

（3）已知太阳能电池板的面积为0.5m2，每平方米平均收集功率为1.5kw，若太阳能电池板光能有10%转化为电能，则太阳光照射10h，能使路灯正常工作几天？

四、温故知新---不想一辈子吃苦，就必须闻鸡起舞

1.在“测小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小

灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）。

（1）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用 B （选填“A”或“B”）。

A，“10Ω 1A” B，“20Ω 0.5A”

（2）用画笔线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整（使滑片向 A 端滑动灯泡变暗）。（3）闭合开关前，应将图甲中的滑动变阻器的滑片滑到 A （选填“A”或“B”）端。（4）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是灯泡断路。

（5）排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是 2.2 V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动。

（6）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图象可知：

①该小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω，额定功率为0.5W。

②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响。

（7）完成上述实验后，小亮还想测另一个U

＝3.8V 的小灯泡的额定功率，他发现电流表

额

已坏，于是向老师借了一个单刀双掷开关和已知阻值的定值电阻R0，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。请你帮他完成实验步骤：

①连接电路，闭合开关S1，单刀双掷开关S2接2，移动滑片，使电压表示数为 3.8V。

②保持滑片的位置不动，再将单刀双掷开关S2拨到触点1，读出电压表示数为U。

③小灯泡的额定功率表达式P额＝U额×。（用物理符号表示）

五、课堂总结---知己知彼，方能百战百胜