Question

一辆太阳能实验车上的太阳能电池板的总面积为S=8m²，太阳光照射到电池板上单位面积上的辐射功率为P_o=1kw/m²，稳定时电池组可提供给电动机的电压U=120V，工作电流为I=10A，电动机内阻为R=2Ω．已知该车在水平路面行驶时受到的阻力为F=150N，求：
（1）实验车上所用的太阳能电池板的效率是多少？
（2）这辆车在该路面上行驶的最大速度是多大？

Answer 1

解：（1）太阳能电池的面板接受到太阳能的功率为：
P_太=P₀S=1KW/m²×8m²=8000W，
转化为太阳能汽车的电功率为：
P_电=UI=120V×10A=1200W，
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η=×100%==15%．
（2）电动机线圈的发热功率：P_热=I²R=（10A）²×2Ω=200W，
P_机械=P_电-P_热=1200W-200W=1000W，
这辆车在该路面上行驶的最大速度：
v==≈6.67m/s．
答：（1）实验车上所用的太阳能电池板的效率是15%；
（2）这辆车在该路面上行驶的最大速度约为6.67m/s．
分析：（1）能量的利用效率为有用功与总功的比值，也可以利用有用功率与总功率的比值来求得．在此题中太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为总功率，对汽车电动机提供的功率为有用功率，由此入手可以解决此题．
（2）根据P=I²R可求出电动机的发热功率，用输出功率减去发热功率就是机械功率，然后P=Fv求出这辆车在该路面上行驶的最大速度．
点评：本题考查了学生对效率公式（有用功率和总功率的比值）的掌握和运用，利用所学知识解决实际问题要求灵活选用公式．