Question

【題目】太陽能汽車以其節能、環保等優點而越來越受到人們的重視．如圖是新上市的太陽能汽車的圖片和部分技術參數，請根據這些參數求：

電池板接受陽光功率2000J/（sm2）

電池工作電壓是120V

電動機工作電流是10A

電動機線圈電阻為2歐

最高時速：50km/h

太陽能電池的面板的有效面積為S=6m2

物理尺寸：2.5m×1.5m×1.4m

價格：人民幣55萬

（1）當太陽能汽車以6m/s的速度在水平路面上勻速行駛時，受到的阻力為150N，則汽車行駛10min做多少功？
（2）太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率為多大？
（3）結合題意，請你評價一下太陽能及其使用上的優缺點．

Answer 1

【答案】
（1）解：勻速運動，由二力平衡條件可知F=f=150N，

汽車在10分鐘內通過的距離：

s=vt=6m/s×600s=3600m，

牽引力做的功：W=Fs=150N×3600m=5.4×105J．

答：汽車行駛10min做功5.4×105J；

（2）解：P總=nS=2000J/（sm2）×6m2=12000W

P內加機械=UI=120V×10A=1200W，

P內=I2R=（10A）2×2Ω=200W，

P機械=P內加機械﹣P內=1200W﹣200W=1000W

η= ×100%= ×100%= ×100%=8.3%

答：太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率為8.3%；

（3）解：優點：使用過程中不會造成環境污染，更環保；

缺點：空間小，價格高，能量轉化效率低，速度慢等．

答：太陽能及其使用上的優點：使用過程中不會造成環境污染，更環保；

缺點：空間小，價格高，能量轉化效率低，速度慢等．

【解析】（1）牽引力做的功可以利用公式W=Fs來求得，在此題中首先要利用公式S=vt求得汽車通過的距離．（2）能量的利用效率為有用功與總功的比值，也可以利用有用功率與總功率的比值來求得．在此題中太陽光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為總功率，對汽車電動機提供的功率為有用功率，由此入手可以解決此題．（3）太陽能的特點是太陽能十分巨大，產生能源總量多，并且供應時間長，分布廣闊，獲取方便，安全清潔，不會給環境帶來污染．
【考點精析】關于本題考查的功的計算和電功率的計算公式，需要了解功的計算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．