Question

9．某太陽能電動車總質(zhì)量為400kg，頂部安裝了太陽能電池板，如圖所示，太陽光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1.2×10³W/m²，汽車上的太陽能電池板的有效面積為5m²．
（1）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，若太陽能電池板的轉(zhuǎn)化效率為40%，則轉(zhuǎn)換給汽車電動機(jī)的電功率是多少瓦？
（2）這輛太陽能電動車在某水平面上以24m/s的速度勻速行駛，該車受到的阻力為車重的0.02倍，則這輛車的電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？
（3）太陽能電動車與普通汽車相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？（請具體說出兩條即可）．

Answer 1

分析 （1）知道太陽光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率和有效面積求出太陽能電池板的輻射總功率，
然后根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{P}_{有}t}{{P}_{總}t}$×100%=$\frac{{P}_{有}}{{P}_{總}}$×100%的變形公式P_電=ηP_太求出汽車電動機(jī)的電功率；
（2）根據(jù)G=mg求出太陽能電動車的總重力，然后利用f=0.02G求出該車受到的阻力，進(jìn)而根據(jù)二力平衡條件求出牽引力，
再根據(jù)P_機(jī)=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牽引力做功的功率，最后根據(jù)η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$×100%=$\frac{{P}_{機(jī)}t}{{P}_{電}t}$×100%=$\frac{{P}_{機(jī)}}{{P}_{電}}$×100%求出電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率；
（3）從節(jié)能環(huán)保的角度：熱污染、噪聲污染、廢氣污染等方面分析回答即可．

解答 解：（1）太陽光照射太陽能電池板的輻射總功率：
P_太=1.2×10³W/m²×5m²=6×10³W，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{P}_{有}t}{{P}_{總}t}$×100%=$\frac{{P}_{有}}{{P}_{總}}$×100%得，汽車電動機(jī)的電功率：
P_電=ηP_太=40%×6×10³W=2.4×10³W．
（2）太陽能電動車的總重力：
G=mg=400kg×10N/kg=4000N，
太陽能電動車受到的阻力：
f=0.02G=0.02×4000N=80N，
因?yàn)樘�陽能電動車在某水平面上勻速行駛，根�?jù)二力平衡條件，
所以太陽能電動車受到的牽引力：F=f=80N，
則牽引力做功的功率：
P_機(jī)=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=80N×24m/s=1.92×10³W，
則這輛車的電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$×100%
=$\frac{{P}_{機(jī)}t}{{P}_{電}t}$×100%
=$\frac{{P}_{機(jī)}}{{P}_{電}}$×100%
=$\frac{1.92×1{0}^{3}W}{2.4×1{0}^{3}W}$×100%
=80%．
（3）①從節(jié)能角度看電動車效率高，太陽能可再生，節(jié)約能源；
②從環(huán)保角度看電動車噪聲小，無尾氣污染，清潔環(huán)保．（其他合理答案亦可）
答：（1）轉(zhuǎn)換給汽車電動機(jī)的電功率是2.4×10³瓦；
（2）這輛車的電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是80%；
（3）太陽能電動車與普通汽車相比優(yōu)點(diǎn)有：
①從節(jié)能角度看電動車效率高，太陽能可再生，節(jié)約能源；
②從環(huán)保角度看電動車噪聲小，無尾氣污染，清潔環(huán)保．

點(diǎn)評 本題以新型太陽能汽車為背景，考查了吸收太陽能的計(jì)算、效率的計(jì)算、功率的計(jì)算，題目新穎，體現(xiàn)了物理與高科技的相結(jié)合的思想，激發(fā)了學(xué)生積極開發(fā)新能源的熱情．