8. 提升题 图1所示为某太阳能景观灯系统。白天，太阳能电池板将光能转化为电能，给蓄电池充电；夜晚，蓄电池为景观灯供电。图2是景观灯的自动控制电路原理图。其中，R是光敏电阻，其阻值R、通过线圈的电流I与太阳光的照度E之间的关系如下表所示。当通过线圈A的电流I＜25 mA时，动触点H与静触点D、E接触，景观灯工作。



(1)分析表格数据可知：照度为20 lx时，光敏电阻R的阻值为Ω；照度小于lx时，景观灯开始工作。
(2)太阳能电池板工作时，太阳能转化为能；蓄电池充电时，电能转化为能。
(3)用笔画线代替导线将图2中的电路原理图连接完整，使工作电路正常工作。要求：连线只接静触点D、E、F、G的四根引线，且连线不能交叉。
(4)某太阳能景观灯电池板的有效面积为1.2 m²，晴天接收太阳能的平均功率密度为800 W/m²，电池板将太阳能转化为电能的效率为20％。蓄电池的电压为24 V，景观灯正常工作时的电流为1.5 A。
①求电池板接收太阳能的功率。
②求景观灯正常工作时的电功率。
③若景观灯每天工作12 h，则它工作一天消耗多少电能？电池板至少需工作多久才能提供足够的电能？（忽略能量损耗）

8. (1) 15；10
(2) 电；化学
(3)
(4) ①电池板接收太阳能的功率 P=800 W/m²×1.2 m²=960 W。
②景观灯的电功率 P=UI=24 V×1.5 A=36 W。
③景观灯工作一天消耗的电能 W=36 W×12×3 600 s=1.555 2×10⁶ J。
设电池板工作的时间为 t，由能量关系得 20%×960 W×t=36 W×12 h，解得 t=2.25 h。

【分析】
1. 第(1)问：结合光敏电阻阻值与照度的关系，以及控制电路电流I＜25mA时景观灯工作的条件，分析照度对应的阻值和临界照度；
2. 第(2)问：明确太阳能电池板和蓄电池充电时的能量转化形式；
3. 第(3)问：根据白天充电、夜晚供电的要求，结合电磁继电器触点的状态，连接工作电路，保证连线不交叉；
4. 第(4)问：利用功率、电能的相关公式，结合效率关系进行计算，注意单位统一。
【解析】
(1) 由光敏电阻阻值与照度的对应关系可知，照度为20 lx时，光敏电阻R的阻值为15Ω；当通过线圈电流I＜25mA时景观灯工作，结合控制电路电流规律，I=25mA对应的临界照度为10 lx，故照度小于10 lx时景观灯开始工作。
(2) 太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能；蓄电池充电时，电能转化为化学能储存。
(3) 电路连接：D接LED灯左端，E接蓄电池正极，F接太阳能电池板下端，G接蓄电池负极（连线不交叉，符合要求）。
(4) ①电池板接收太阳能的功率：$P_{接}=800\ \mathrm{W/m}^2 × 1.2\ \mathrm{m}^2=960\ \mathrm{W}$；
②景观灯正常工作的电功率：$P=UI=24\ \mathrm{V} × 1.5\ \mathrm{A}=36\ \mathrm{W}$；
③景观灯一天消耗的电能：$W=Pt=36\ \mathrm{W} × 12 × 3600\ \mathrm{s}=1.5552 × 10^6\ \mathrm{J}$；
设电池板工作时间为$t$，由能量关系$\eta P_{接}t=W$，代入数据得：$20\% × 960\ \mathrm{W} × t=36\ \mathrm{W} × 12\ \mathrm{h}$，解得$t=2.25\ \mathrm{h}$。
【答案】8. (1) 15；10
(2) 电；化学
(3)
(4) ①960 W；②36 W；③1.555 2×10⁶ J；2.25 h
【知识点】电磁继电器、能量转化、电功率计算、电能计算
【点评】本题以太阳能景观灯为载体，综合考查电磁继电器原理、能量转化及电学计算，注重理论联系实际，提升学生应用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】0.5