【分析】
(1) 晚上要让路灯发光,需铅酸蓄电池为路灯供电,此时控制开关S要与触点c接触,形成蓄电池到路灯的供电回路;为避免蓄电池过充或过放,开关S应与触点b接触,此时蓄电池既不与太阳能电池板连接(防止过充),也不与路灯连接(防止过放)。
(2) 计算蓄电池储存的电能,可利用电能计算公式$W=Pt$,先将功率单位换算为千瓦,时间用小时,即可得到以千瓦时为单位的电能值。
(3) 首先根据白炽灯的能量转化比例计算其发光效率,由于节能灯亮度与白炽灯相同,说明两者的发光有用功率相等,即$P_{\mathrm{白炽灯}}\eta_{\mathrm{白炽灯}}=P_{\mathrm{节能灯}}\eta_{\mathrm{节能灯}}$,代入数据即可求出节能灯的发光效率。
【解析】
(1) 晚上路灯发光时,蓄电池为路灯供电,开关S需与触点$\boldsymbol{c}$接触;避免蓄电池过充或过放时,开关S与触点$\boldsymbol{b}$接触,此时蓄电池处于断路状态,既不充电也不放电。
(2) 已知路灯功率$P=12\mathrm{W}=0.012\mathrm{kW}$,最长发光时间$t=50\mathrm{h}$,根据电能公式$W=Pt$:
$W=0.012\mathrm{kW}×50\mathrm{h}=0.6\mathrm{kW·h}$
(3) 由题意可得白炽灯的发光效率:
$\eta_{\mathrm{白炽灯}}=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{10\mathrm{J}}{100\mathrm{J}}×100\%=10\%$
因为节能灯与白炽灯亮度相同,所以两者发光的有用功率相等,即$P_{\mathrm{白炽灯}}\eta_{\mathrm{白炽灯}}=P_{\mathrm{节能灯}}\eta_{\mathrm{节能灯}}$,代入数据:
$100\mathrm{W}×10\%=12\mathrm{W}×\eta_{\mathrm{节能灯}}$
解得:$\eta_{\mathrm{节能灯}}=\frac{100\mathrm{W}×10\%}{12\mathrm{W}}≈83.3\%$
【答案】
(1) $\boldsymbol{c}$;$\boldsymbol{b}$
(2) $\boldsymbol{0.6}$千瓦时
(3) $\boldsymbol{83.3\%}$
【知识点】
电能的计算;电功率的应用;能量转化效率
【点评】
本题结合太阳能路灯的实际场景,考查了电路工作状态判断、电能计算及能量转化效率的计算,紧密联系生活实际,要求学生熟练掌握相关公式的应用,同时理解电路的通断对用电器和电源的影响。
【难度系数】
0.6