Question

太陽能是21世紀重點發(fā)展的能源之一，太陽能汽車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機來驅(qū)動汽車的一種新型汽車．如圖所示的是一輛太陽能實驗車，車上太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積為S=8m²，太陽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，電池對著太陽時產(chǎn)生的電壓U=120V，并對車上的電動機提供I=10A的電流，試問
（1）太陽能電池的面板接收到的太陽能的功率是多少？
（2）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）如果這輛車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平路面上勻速行駛時，受到的牽引力為150N，則汽車的行駛速度是多大？

Answer 1

分析：（1）已知太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積和太陽光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率，從而可以求出太陽能電池的面板接收到的太陽能的功率；
（2）知道太陽能電池產(chǎn)生的電壓和供電動機正常工作的電流，可求電動機工作時的功率（有用功率），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．
（3）已知電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率，可求電動機的輸出功率；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）太陽能電池的面板接收到的太陽能的功率為
P_太=P₀S=1000W×8=8000W；
答：太陽能電池的面板接收到的太陽能的功率是8000W；
（2）轉(zhuǎn)化為太陽能汽車的電功率為
P_電=UI=120V×10A=1200W；
太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η₁=

P電

P太

=

1200W

8000W

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

W

t

=

FS

t

=FV；
v=

P機

F

=

900W

150N

=6m/s．
答：汽車的行駛速度是6m/s．

點評：此題主要考查學(xué)生對功率的計算、功的計算、太陽能的轉(zhuǎn)化等知識點的理解和掌握，此題涉及到的知識點較多，屬于難題，此題體現(xiàn)了物理與高科技相結(jié)合的思想．