Question

太陽能是21世紀(jì)重點(diǎn)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(jī)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1m²面積上輻射功率為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(jī)提供I=10A的電流，試問：
（1）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（2）如果這輛汽車的電動機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)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(jī)正常工作的電流，可求電動機(jī)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(jī)工作時的功率，已知電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，可求電動機(jī)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=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=

P電

P太

×100%=

1200W

8000W

×100%=15%；
（2）設(shè)汽車的轉(zhuǎn)化效率為η₂，則汽車的機(jī)械功率為
P_機(jī)=P_電×η₂=1200W×75%=900W
當(dāng)汽車勻速行駛時，
P_機(jī)=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
v=

P機(jī)

F

=

900W

150N

=6m/s．
答：（1）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（2）汽車的行駛速度是6m/s．

點(diǎn)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(diǎn)的理解和掌握，此題涉及到的知識點(diǎn)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．