Question

6．在洛杉磯的車展上，F(xiàn)ISKER公司展示了一款太陽能輔助混合動力跑車，該車滿載時全車最大質(zhì)量是1800kg，車頂太陽能電池板3m²，太陽能電池板向電池充電平均每平方米提供300W的電功率，該車以72km/h的速度勻速行駛時所受的平均阻力是車重的0.2倍，蓄電池組向電機提供工作電壓為450V．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．求
（1）汽車滿載時，在平直的路面上以72km/h的速度勻速行駛牽引力是多少；
（2）假設(shè)電池組輸出的電功率等于該車牽動汽車的機械功率，該車滿載時在平直路面上以72km/h的速度勻速行駛時，蓄電池工作電流為多少；
（3）若每天平均日照時數(shù)約4.2h，該汽車一天由陽光轉(zhuǎn)化的電能可以把多少千克的水從20℃加熱至80℃．

Answer 1

分析 （1）已知滿載時車的最大質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，再根據(jù)該車以72km/h的速度勻速行駛時所受的平均阻力是車重的0.2倍求出阻力，最后根據(jù)二力平衡的條件求出牽引力的大�。�
（2）先根據(jù)P=Fv求出功率，然后根據(jù)P=UI即可求出電流；
（3）已知每平米太陽能電池板提供的功率和太陽能電池板的面積，求出提供的總功率，再根據(jù)W=Pt即可求出多少太陽能轉(zhuǎn)化為了電能；利用吸熱公式計算水的質(zhì)量．

解答 解：
（1）汽車滿載時，重力為：
G=mg=1800kg×10N/kg=18000N，
此時阻力f=0.2G=0.2×18000N=3600N；
由于汽車勻速行駛，因此牽引力F=f=3600N；
（2）汽車的速度：v=72km/h=20m/s
汽車滿載時的功率為：
P=Fv=3600N×20m/s=72000W，
由P=UI得，
蓄電池工作時電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{72000W}{450V}$=160A
（3）4.2h太陽能轉(zhuǎn)化的電能被水吸收：
Q_吸=W=P_電池t=3m²×300W×4.2×3600s=1.3608×10⁷J，
由Q_吸=cm（t-t₀）得，
水的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{1.3608×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（80℃-20℃）}$=54kg．
答：（1）汽車滿載時，在平直的路面上以72km/h的速度勻速行駛時牽引力是3600N；
（2）蓄電池工作電流為160A；
（3）一天由陽光轉(zhuǎn)化的電能可以把54千克的水從20℃加熱至80℃．

點評 本題是一道電學(xué)和力學(xué)的綜合應(yīng)用題，解決的是有關(guān)身邊實際問題，有意義，能從題中獲取有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．