Question

16．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受到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機來驅(qū)動汽車的一種新型汽車．太陽能實驗車上的太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積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，在晴朗的天氣，電池對著太陽時產(chǎn)生的電壓為U=120V，并對車上的電動機提供I=10A的電流，試問：
（1）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（2）如果這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為75%，當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6 m/s．

Answer 1

分析 （1）已知每平方米面積上能接收到太陽能的功率（總功率），還知道太陽能電池產(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．
（2）（1）求出了電動機工作時的功率，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=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=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=1×10³W×8=8000W
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=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{太}}$×100%=$\frac{1200}{8000}$×100%=15%；
（2）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
當汽車勻速行駛時，
P_機=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
v=$\frac{{P}_{機}}{F}$=$\frac{900}{150}$=6m/s．
故答案為：（1）15%；
（2）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．