Question

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，再利用电动机驱动的一种新型机动车．有一种太阳能实验车（如图所示为研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积S=8m，天气晴朗且接收板正对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳辐射的功率为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）电动机正常工作时的电功率是多大？太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车装满贫物沿水平路面匀速行驶时所获得牵引力是150N，所受阻力是车与货物总重的0.1倍，则该车匀速行驶时的速度是多大？所装货物质量是多少？（已知车自重900N，g取10N/kg）
（3）通过以上介绍及有关计算，你对该车的技术参数及性能有了大致了解，你认为该车能否批量生产投放市场？请简述理由．

Answer 1

解：（1）电动机工作时的功率P₁=UI=120V×10A=1200W．
能接收到太阳的功率P₂=P₀S=1000W×8=8000W，
所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是η=．
答：电动机工作时的功率为1200W，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（2）因为P₁η₁=FV，
所以V===6m/s．
根据二力平衡条件可知，F=f=，
所以G_货=10F-G_车=10×150N-900N=600N，
货物的质量m===60kg．
答：该车匀速行驶时的速度是6m/s，所装货物质量是60kg．
（3）不适合批量投放市场；
理由：1、速度慢；2、载货量小；3、易受天气的影响．
分析：（1）已知每平方米面积上能接收到太阳的功率，还知太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流，可求电动机工作时的功率，两功率相比较就可求阳能电池将太阳能转化为电能的效率．
（2）已求出电动机工作时的功率，已知电能转化为机械能的效率，还知牵引力，可求速度．匀速行驶时，根据二力平衡的条件可知，牵引力等于阻力，已知沿水平路面行驶时受到的阻力为车子重力的0.1倍，车重加货重的0.1倍就是阻力，进一步求出所装货物质量．
（3）根据速度大小和所装货物的多少等来评价．如果速度很小，载货量很小就不能批量生产投放市场，如果速度和载货量适合市场，我们就可以批量生产．
点评：本题考查速度的计算，电功率的计算以及质量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中还要注意单位的换算以及二力平衡条件的应用．