太阳能是21世纪重点发展的能源之一.太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能.再利用电动机来驱动汽车的新型交通工具．某太阳能实验车.车上太阳能电池接受太阳能的有效面积为8 m2.太阳光照射到电池板每平方面积上的辐射功率为P0=1 kW.在晴朗的日子.电池对着太阳时产生的电压U=120 V.并对车上的电动机提供I=10 A的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的新型交通工具．某太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的有效面积为8 m²，太阳光照射到电池板每平方面积上的辐射功率为P₀=1 kW，在晴朗的日子，电池对着太阳时产生的电压U=120 V，并对车上的电动机提供I=10 A的电流．
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）如果这辆车的电动机将电能转化为机械能的效率为75%，则汽车的机械功率为多少？当它在水平路匀速行驶时，受到的牵引力是150 N，则其行驶速度是多少？
（3）如果汽车的机械能换用汽油提供，则汽车每小时要消耗多少kg的汽油？设汽油完全燃烧放出热量的50%转化为汽车的机械能，汽油的热值为q=4.6×10⁷J/kg．

分析：（1）已知每平方米面积上能接收到太阳能的功率，便可以计算出8 m²面积上能接收到太阳能的总功率，还知道太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流，可利用公式P=UI计算电动机工作时的有用功率，最后根据效率公式求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率．
（2）在（1）中求出了电动机工作时的有用功率，已知电能转化为机械能的效率，可求电动机的输出功率；又知道牵引力的大小，利用P=Fv的公式变形计算汽车的行驶速度．
（3）已知汽车的机械功率和时间，可利用公式W=P_机t计算获得的机械能，汽油完全燃烧放出热量的50%转化为汽车的机械能，再利用公式Q_放=

η2

计算汽油完全燃烧放出的热量，已知汽油的热值，可利用公式m=

Q放

计算汽油的质量．

解答：解：
（1）∵P₀=1 kW=1000W，
∴太阳能电池的面板接收到的太阳能的总功率为：
P_总=P₀×8=1000W×8=8000W，
∵U=120V，I=10A，
∴转化为太阳能汽车的电功率为：
P_电=UI=120V×10A=1200W，
则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为：
η=

P电

P总

1200W

8000W

=15%．
答：太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（2）∵这辆车的电动机将电能转化为机械能的效率η₁=75%，
∴汽车的机械功率为：
P_机=P_电×η₁=1200W×75%=900W，
又∵F=150N，
∴汽车的行驶速度为：
v=

P机

900W

150N

=6m/s．
答：汽车的机械功率为900W，汽车的行驶速度为6m/s．
（3）∵P_机=900W，t=1h=3600s，
∴获得的机械能为：
W=P_机t=900W×3600s=3.24×10⁶J，
又∵汽油完全燃烧放出热量的50%转化为汽车的机械能，
∴Q_放=

η2

3.24×106J

50%

=6.48×10⁶J，
而q=4.6×10⁷J/kg，
∴汽油的质量为：
m=

Q放

6.48×106J

4.6×107J/kg

≈0.14kg．
答：汽车每小时要消耗0.14kg的汽油．

点评：此题主要考查学生对功率的计算、功的计算、太阳能的转化等知识点的理解和掌握，此题涉及到的知识点较多，属于难题，此题体现了物理与高科技相结合的思想．

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太阳能是21世纪重点发展的能源之一．太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m²，太阳光照射到电池板每1m²面积上辐射功率为P₀=1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？

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在全国政协十一届五次会议上，政协委员于2012年3月14日提出了要大力发展新能源，太阳能是21世纪重点开发利用的新能源之一．太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型机动车．
有一种太阳能实验车（研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m²，太阳晴朗且接收板对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳的功率为P₀=1kW，太阳能电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=10A．求：
（1）在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大？
（2）如果电动机正常工作时．将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶时的速度是多大？
（3）如果该车本身的质量是90kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为车子重力的1/10，那么，该车沿水平路面匀速行驶时能装载多少货物？（g=10N/kg）
（4）通过以上介绍及有关计算，你对该车的有关技术参数及性能已经有了大致的了解．如果你是评审专家之一，你认为该实验车能否批量生产投放市场？

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（1）太阳能是21世纪重点发展的能源之一．太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．有一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m²，在晴朗的天气，太阳光照射到电池板每1m²面积上辐射功率为P₀=1.2KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=160V，并对电动机提供I=12A的电流．则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是

20%

，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上以8m/s的速度匀速行驶时，受到的牵引力

180

N．
（2）新材料有半导体、超导材料和纳米材料．集成线路是由

半导体

材料制成的，人们能够利用超导体的

零电阻

特性实现远距离、大功率送电．
（3）根据实验数据描出加热过程中杯内物质的温度随时间变化图象如图，t₂时刻，该物质处于

固、液混合

态（选填“固”、“液”、“固、液混合”），t₂与t₃相比，

t₃

时刻杯内物体内能较大．
（4）用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm，由图可知，绳端受到的拉力F为

N，滑轮组的机械效率η为

83.3

%．上升过程中物体的

动能

（机械/动/重力势）能没有发生变化．

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（1）求汽车以最大速度行驶时电动机消耗的电功率；（需选择公式P=UI或P=U²/R）
（2）当汽车以最大速度行驶90min后，此时电动机消耗的电能为多大？这些能相当于多少kg的93^#汽油完全燃烧放出的热量？（93^#汽油的热值为4.5×10⁷J/Kg）

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（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
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