Question

太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的能源之一，太陽(yáng)能汽車是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的一種新型汽車．如圖所示的是一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車，車上太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能的面板的有效面積為S=8m²，太陽(yáng)光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為P₀=1kW，在晴朗有天氣，電池對(duì)著太陽(yáng)時(shí)產(chǎn)生的電壓U=120V，并對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供I=10A的電流，試問(wèn)
（1）太陽(yáng)能電池的面板接收到的太陽(yáng)能的功率是多少？
（2）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）如果這輛車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力為150N，則汽車的行駛速度是多大？

Answer 1

分析：（1）已知太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能的面板的有效面積和太陽(yáng)光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率，從而可以求出太陽(yáng)能電池的面板接收到的太陽(yáng)能的功率；
（2）知道太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓和供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流，可求電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率（有用功率），根據(jù)效率公式求太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率．
（3）已知電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，可求電動(dòng)機(jī)的輸出功率；又知道牽引力的大小，利用P=

W

t

=

FS

t

=FV求汽車的行駛速度．

解答：解：（1）太陽(yáng)能電池的面板接收到的太陽(yáng)能的功率為
P_太=P₀S=1000W×8=8000W；
答：太陽(yáng)能電池的面板接收到的太陽(yáng)能的功率是8000W；
（2）轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能汽車的電功率為
P_電=UI=120V×10A=1200W；
太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η₁=

P電

P太

=

1200W

8000W

×100%=15%；
答：太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（3）設(shè)汽車的轉(zhuǎn)化效率為η₂，則汽車的機(jī)械功率為
P機(jī)=P電×η₂=1200W×75%=900W；
當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，P_機(jī)=

W

t

=

FS

t

=FV；
v=

P機(jī)

F

=

900W

150N

=6m/s．
答：汽車的行駛速度是6m/s．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查學(xué)生對(duì)功率的計(jì)算、功的計(jì)算、太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化等知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，此題涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，屬于難題，此題體現(xiàn)了物理與高科技相結(jié)合的思想．