1. 如图 18-5-1 所示为小清家电饭锅的能效标识牌。通过查阅资料可知，热效率值是指将电能转化为热能的效率，保温能耗 $50 W· h$ 是指在保温挡工作 $1 h$ 消耗的电能。从节能角度分析，我们应选热效率值
高
(高/低)的电饭锅。某次小清煮好饭后保温 $10 min$，保温期间消耗电能为$3 × 10^{4}$
$ J$。内锅材料选用金属而不选非金属材料，主要是利用金属材料的导热
性。答案：1. 高 $3 × 10^{4}$ 导热
解析：
高；$3×10^{4}$；导热
2. 图 18-5-2 是某实践小组设计的“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组成的，有风时通过风力发电机发电，有太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不会立刻使用完，有一部分电能将充入蓄电池组。
已知蓄电池组的质量为 $75 kg$，电池能量密度为 $0.2 kW· h/kg$，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，放电时余留 $10\%$停止放电。
(1)$0.2 kW· h/kg$ 的物理意义是。
(2) 风力发电机的参数如下表所示，按照每天平均以 $3 m/s$ 的风速发电 $4 h$ 计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少电能?
(3) 当风速为 $0.8 m/s$ 时，晴朗的一天启动能源系统工作 $5 h$，已知该太阳能电池板的面积为 $10 m^2$，$1 m^2$面积接收到的太阳平均辐射功率为 $1 kW$，光电转化效率为 $16\%$。设系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若小屋一天用掉的总电能为 $2 kW· h$，则这天剩余电量能否支撑蓄电池组一次完整的充电过程?
(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。
已知蓄电池组的质量为 $75 kg$，电池能量密度为 $0.2 kW· h/kg$，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，放电时余留 $10\%$停止放电。
(1)$0.2 kW· h/kg$ 的物理意义是。
(2) 风力发电机的参数如下表所示，按照每天平均以 $3 m/s$ 的风速发电 $4 h$ 计算，风力发电机每天可以给小屋提供多少电能?
(3) 当风速为 $0.8 m/s$ 时，晴朗的一天启动能源系统工作 $5 h$，已知该太阳能电池板的面积为 $10 m^2$，$1 m^2$面积接收到的太阳平均辐射功率为 $1 kW$，光电转化效率为 $16\%$。设系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若小屋一天用掉的总电能为 $2 kW· h$，则这天剩余电量能否支撑蓄电池组一次完整的充电过程?
(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。
答案：2. (1) 1 kg 该电池组储存的电能为 0.2 kW·h (2) $t = 4 × 3600 \ s = 1.44 × 10^{4} \ s$ 风力发电机每天工作 4 h 可以给小屋提供的电能为 $W_{1} = 0.15 × 10^{4} \ J/s × 4 × 3600 \ s × 30\% = 6.48 × 10^{6} \ J$ (3) 由表中数据可知当风速为 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 5 h，太阳能电池板工作 5 h 产生的电能为 $W_{2} = 1000 \ W/m^{2} × 10 \ m^{2} × 5 × 3600 \ s × 16\% = 2.88 × 10^{7} \ J$，蓄电池组充电到 90% 需要的电能为 $W_{3} = 0.2 \ kW · h/kg × 75 \ kg × (90\% - 10\%) = 12 \ kW · h = 4.32 × 10^{7} \ J$，太阳能电池板需要转化的电能为 $W_4 = 12 \ kW · h + 2 \ kW · h = 14 \ kW · h = 5.04 × 10^{7} \ J$，因为 $W_{2} ＜ W_{4}$，所以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
解析：
(1) 1 kg 该电池组储存的电能为 0.2 kW·h
(2) 由参数表知，风速 3 m/s 时风力发电机功率 $ P = 0.15 × 10^3 \, W = 150 \, W $，效率 $ \eta = 30\% $
$ W_1 = P · t · \eta = 150 \, W × 4 × 3600 \, s × 30\% = 6.48 × 10^6 \, J $
(3) 风速 0.8 m/s 时风力发电机不工作，太阳能电池板功率 $ P_{ 太} = 1 \, kW/m^2 × 10 \, m^2 × 16\% = 1.6 \, kW $
太阳能电能 $ W_{ 太} = 1.6 \, kW × 5 \, h = 8 \, kW·h $
蓄电池需充电量 $ W_{ 充} = 0.2 \, kW·h/kg × 75 \, kg × (90\% - 10\%) = 12 \, kW·h $
总需电能 $ W_{ 总} = W_{ 充} + 2 \, kW·h = 14 \, kW·h $
因 $ 8 \, kW·h ＜ 14 \, kW·h $，故不能支撑完整充电
(4) 赞成小明，陕北风力资源和太阳能资源更丰富，适合风光互补系统
(2) 由参数表知，风速 3 m/s 时风力发电机功率 $ P = 0.15 × 10^3 \, W = 150 \, W $，效率 $ \eta = 30\% $
$ W_1 = P · t · \eta = 150 \, W × 4 × 3600 \, s × 30\% = 6.48 × 10^6 \, J $
(3) 风速 0.8 m/s 时风力发电机不工作，太阳能电池板功率 $ P_{ 太} = 1 \, kW/m^2 × 10 \, m^2 × 16\% = 1.6 \, kW $
太阳能电能 $ W_{ 太} = 1.6 \, kW × 5 \, h = 8 \, kW·h $
蓄电池需充电量 $ W_{ 充} = 0.2 \, kW·h/kg × 75 \, kg × (90\% - 10\%) = 12 \, kW·h $
总需电能 $ W_{ 总} = W_{ 充} + 2 \, kW·h = 14 \, kW·h $
因 $ 8 \, kW·h ＜ 14 \, kW·h $，故不能支撑完整充电
(4) 赞成小明，陕北风力资源和太阳能资源更丰富，适合风光互补系统