【答案】
分析:(1)知道光電轉(zhuǎn)換板產(chǎn)生的電壓和向電動機(jī)提供的電流,可利用公式P=UI計算出光電轉(zhuǎn)換板為電動機(jī)提供的功率.
(2)知道太陽光垂直照射到單位面積上的輻射功率和光電轉(zhuǎn)換板的受熱面積,可以計算出光電轉(zhuǎn)換板接收太陽能的功率;已經(jīng)計算出光電轉(zhuǎn)換板為電動機(jī)提供的功率,利用效率公式求該光電轉(zhuǎn)換板的效率.
(3)知道電動機(jī)線圈的直流電阻和通過的電流,利用P=I
2R可求發(fā)熱功率;電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率等于光電轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)化為電能的功率減去發(fā)熱功率,電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率等于電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率與光電轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)化為電能的功率之比.
解答:(1)∵U=120V,I=10A,
∴電轉(zhuǎn)換板為電動機(jī)提供的功率為:P
電=UI=120V×10A=1200W.
(2)∵太陽光垂直照射到單位面積上的輻射功率為1.0×l0
3W/m
2,
∴光電轉(zhuǎn)換板接收太陽能的功率:P
總=1×10
3W/m
2×8m
2=8000W,
則該光電轉(zhuǎn)換板的效率:η
1=
=
=15%.
(3)∵R=4Ω,
∴電動機(jī)發(fā)熱功率為:P
熱=I
2R=(10A)
2×4Ω=400W,
則電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為:P
機(jī)=P
電-P
熱=1200W-400W=800W,
∴電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率:η
2=
=
≈66.7%.
答:(1)光電轉(zhuǎn)換板為電動機(jī)提供的功率為1200W.
(2)光電轉(zhuǎn)換板的效率為15%.
(3)電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為66.7%.
點評:本題是一道力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)的綜合應(yīng)用題,主要考查學(xué)生對功率的計算、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.與實際生活相聯(lián)系,涉及到太陽能的利用實例,可以提高學(xué)生開發(fā)太陽能的意識.