Question

6．太陽能是21世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)利用的能源之一．太陽能動(dòng)力車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的一種新型機(jī)動(dòng)車． 有一種太陽能實(shí)驗(yàn)車（研制過程的樣品），它上面的太陽能接收板的有效面積為S=8m²，太陽晴朗且接收板對(duì)著太陽時(shí)，每平方米面積上能接收到太陽的功率為P₀=1KW，太陽能電池產(chǎn)生的電壓為U=120V，可供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流為I=10A．求：
（1）在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多大？
（2）如果電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)．將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75%，且該車沿水平路面勻速直線行駛時(shí)所獲得的牽引力是150N，則該車勻速行駛時(shí)的速度是多大？
（3）如果該車本身的質(zhì)量是90Kg，沿水平路面行駛時(shí)受到的阻力為車子重力的$\frac{1}{10}$，那么，該車沿水平路面勻速行駛時(shí)能裝載多少貨物？（g=10N/Kg）

Answer 1

分析 （1）已知太陽能電池面板接受的輻射功率和面積，可求電池板接收的太陽能的功率，由P=UI計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率，根據(jù)效率公式求太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率．
（2）由題知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)75%W_電=W_{機(jī)械能}和P_{機(jī)械能}=$\frac{{W}_{機(jī)械能}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)算該車勻速行駛時(shí)的速度．
（3）車沿水平路面勻速直線行駛時(shí)，水平方向受到的是一對(duì)平衡力，由F=f=$\frac{1}{10}$（G_車+m_物g）計(jì)算載物的質(zhì)量．

解答 解：
（1）由題知，每平方米面積上能接收到太陽的功率為P₀=1kW，所以該太陽能電池接收太陽能的功率：
P=P₀S=1kW×8=8kW，
產(chǎn)生電能供電動(dòng)機(jī)工作的功率：
P_{電動(dòng)機(jī)}=UI=120V×10A=1200W=1.2kW，
所以電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{太陽能}}$×100%=$\frac{{P}_{電功機(jī)}t}{{P}_{太陽能}t}$×100%=$\frac{{P}_{電動(dòng)機(jī)}}{{P}_{太陽能}}$×100%=$\frac{1.2kW}{8kW}$×100%=15%；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)．將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75%，即75%W_{電動(dòng)機(jī)}=W_{機(jī)械能}，
由W=Pt有：P_{機(jī)械能}=75%P_{電動(dòng)機(jī)}=75%×1.2kW=0.9kW=900W，
由P_{機(jī)械能}=$\frac{{W}_{機(jī)械能}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，該車勻速行駛時(shí)的速度：
v=$\frac{{P}_{機(jī)械能}}{F}$=$\frac{900W}{150N}$=6m/s；
（3）車沿水平路面勻速直線行駛時(shí)，水平方向受到牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
即有：F=f=$\frac{1}{10}$（m_車g+m_物g），
所以：m_物×10N/kg=10F-m_車g=10×150N-90kg×10N/kg
解得：m_物=60kg．
答：（1）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（2）該車勻速行駛時(shí)的速度是6m/s；
（3）該車沿水平路面勻速行駛時(shí)能裝載60kg貨物．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了功率、效率計(jì)算公式的應(yīng)用以及二力平衡知識(shí)的應(yīng)用，考查的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．靈活運(yùn)用公式，理解題意是關(guān)鍵．