Question

隨著低碳理念的普及，學(xué)�？萍夹〗M的同學(xué)擬設(shè)計(jì)一種以太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)．通過(guò)查閱資料得知：肇慶地區(qū)太陽(yáng)光垂直照射時(shí)，每平方米太陽(yáng)能電池板最大可提供150W的電功率．?dāng)M設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能汽車(chē)質(zhì)量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行駛15m，行駛過(guò)程中所受的平均阻力是車(chē)重的0.02倍．該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)?0%的電功率轉(zhuǎn)化為牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率．若該車(chē)在平直路面上以最高速度行駛，試通過(guò)計(jì)算回答下列問(wèn)題（g取10N/kg）：
（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力是多少牛？
（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是多少瓦？
（3）該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為多大？（計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）該車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力等于該車(chē)受到的阻力．
（2）已知該車(chē)速度，根據(jù)公式P=FV可求驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率．
（3）已知每平方米太陽(yáng)能電池板最大可提供的電功率和驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率以及電功率轉(zhuǎn)化率，可求該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積．

解答：解：（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．
答：驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的推力為100N．
（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是P=FV=100N×15m/s=1500W．
答：驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的機(jī)械功率是1500W．
（3）電功率轉(zhuǎn)化率η=

P

P總

=

1500W

150W/m2×S

=90%，
所以該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為S≈11.1m²．
答：該車(chē)的太陽(yáng)能電池板面積約為11.1m²．

點(diǎn)評(píng)：本題考查推力、功率、面積等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，本題還告訴我們一定要廣泛應(yīng)用太陽(yáng)能，太陽(yáng)能不但節(jié)省能源，還可以環(huán)保．