7. 电能是现代人类使用最方便的能量。电能不但便于输送，而且也很方便转化为其他形式的能。电能的获得也很方便，可由各种形式的能转化而来。请将图18-1-2补充完整。

水能
机械能
太阳能
内能

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1. 某新建的小区将普遍安装太阳能路灯。图(a)为某型号太阳能路灯，图(b)为它的结构示意图，图(c)为该太阳能路灯的技术参数。

(1) 太阳能路灯专用控制器相当于一个由光、声音和时间控制的单刀多掷开关，如图18-1-3(b)中的开关S所示。晚上，要让路灯发光，控制开关S与触点 接触;铅酸蓄电池在充电过度或放电过度的情况下均会缩短使用寿命，为了避免铅酸蓄电池过充或过放，控制开关S与触点 接触即可。
(2) 经测试，在太阳能电池板不工作的情况下，该太阳能路灯最多可持续发光50h，则铅酸蓄电池最多能储存大约多少千瓦时的电能?
(3) 某小区所使用的12W高效节能灯的亮度可以达到100W白炽灯的亮度。如图18-1-4所示为白炽灯将电能转化为光能和内能的大致比例。则该节能灯的发光效率约为多大?(结果精确到0.1%)

c
b
(2)解：$W=Pt=0.012\ \mathrm{kW} × 50\ \mathrm{h}=0.6\ \mathrm{kW·h}$
(3)解：$\eta_{\mathrm{白炽灯}}=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{10\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{J}}×100\%=10\%$
由$P_{\mathrm{白炽灯}}\eta_{\mathrm{白炽灯}}=P_{\mathrm{节能灯}}\eta_{\mathrm{节能灯}}$，可得：
$ 100\ \mathrm{W} × 10\%=12\ \mathrm{W} × \eta_{\mathrm{节能灯}}$
解得$\eta_{\mathrm{节能灯}}\approx83.3\%$

【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