Question

在全國政協(xié)十一屆五次會議上，政協(xié)委員于2012年3月14日提出了要大力發(fā)展新能源，太陽能是21世紀重點開發(fā)利用的新能源之一．太陽能動力車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機來驅(qū)動的一種新型機動車．
有一種太陽能實驗車（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著太陽時，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，可供電動機正常工作的電流為I=10A．求：
（1）在電動機正常工作時，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多大？
（2）如果電動機正常工作時．將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是75%，且該車沿水平路面勻速直線行駛時所獲得的牽引力是150N，則該車勻速行駛時的速度是多大？
（3）如果該車本身的質(zhì)量是90kg，沿水平路面行駛時受到的阻力為車子重力的1/10，那么，該車沿水平路面勻速行駛時能裝載多少貨物？（g=10N/kg）
（4）通過以上介紹及有關(guān)計算，你對該車的有關(guān)技術(shù)參數(shù)及性能已經(jīng)有了大致的了解．如果你是評審專家之一，你認為該實驗車能否批量生產(chǎn)投放市場？

Answer 1

分析：（1）先求出電動機消耗的電能，然后求出太陽能消耗的太陽能，最后求出太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率；
（2）求出電動機的機械功率，然后由功率公式P=Fv的變形公式求出車行駛的速度；
（3）車勻速行駛，處于平衡狀態(tài)，車受的阻力等于牽引力，求出阻力，然后求裝載貨物的質(zhì)量；
（4）根據(jù)速度大小和所裝貨物的多少等來評價．如果速度很小，載貨量很小就不能批量生產(chǎn)投放市場，如果速度和載貨量適合市場，我們就可以批量生產(chǎn)．

解答：解：（1）設電動機正常工作時間為t，電動機工作消耗電能為：
W_電=Pt=UIt=120V×10A×t=1200t（J）
太陽能電池消耗太陽能為：
W_太=P_總×t=PS×t=1×10³W/m²×8m²×t=8×10³t（J）
太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=

W電

W太

×100%=

1200t

8000t

×100%=15%；
答：電動機正常工作時，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%．
（2）電動機的機械效率P_機=P_總×75%=UI×75%=120V×10A×75%=900W，
該車勻速行駛時的速度v=

P機

F

=

900W

150N

=6m/s；
答：該車勻速行駛時的速度是6m/s．
（3）車勻速行駛，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得，車所受阻力f=F=150N，
車與貨物的總重力G=

f

1 10

=

150N

1 10

=1500N，車與貨物的總質(zhì)量m=

G

g

=

1500N

10N/kg

=150kg，
m=m_車+m_貨，解得：m_貨=60kg
答：該車沿水平路面勻速行駛時能裝載60kg的貨物．
（4）不可以．因為所裝貨物質(zhì)量太小，且速度過低．不適合批量投放市場；
答：不可以．因為所裝貨物質(zhì)量太小，且速度過低．不適合批量投放市場．

點評：本題考查速度的計算，電功率的計算以及質(zhì)量的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中還要注意單位的換算以及二力平衡條件的應用．