Question

新能源太阳能的研发运用是当代科研课题的重点项目之一，重庆理工大的小明所在课外小组研制了一款太阳能汽车；如图，车上电池太阳能接收板的面积是6m²，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供6A的电流．而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×10³ W/m²．求：
（1）太阳能电池板每分钟接收的太阳能是多少J？
（2）若汽车质量约为600kg，汽车能达到的最大时速90km/h，汽车行驶时受到的平均阻力为车重的0.002倍，则汽车受到的平均阻力是多少N？电动机将电能转化为机械能的效率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）知道太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率、太阳能电池板的面积和时间，求太阳能电池板每分钟接收的太阳能；
（2）知道汽车的质量，利用重力公式G=mg求汽车重力，而汽车行驶时受到的平均阻力为车重的0.02倍，据此求汽车受到的平均阻力；而牵引力等于阻力；利用P=Fv可求转化为机械能的有用功率；
汽车电动机的总功率利用P=UI计算，再利用效率公式η=求动机将电能转化为机械能的效率．
解答：解：
（1）太阳能电池板每分钟接收的太阳能：
W=1.0×10³ W/m²×6m²×60s=3.6×10⁵J；
（2）汽车重力：
G=mg=600kg×9.8N/kg=5880N，
汽车受到的阻力：
f=0.002G=0.002×5880N=11.76N，
汽车牵引力：
F=f=11.76N，
电动机转化为机械能的有用功率：
P_有用=Fv=11.76N×90×m/s=294W，
电动机的总功率：
P_总=UI=120V×6A=720W，
电动机的效率：
η==≈40.8%．
答：（1）太阳能电池板每分钟接收的太阳能是3.6×10⁵J；
（2）汽车受到的平均阻力是11.76N；电动机将电能转化为机械能的效率是40.8%．
点评：本题以新型太阳能汽车为背景，考查了吸收太阳能的计算、效率的计算、功率的计算，题目新颖，激发了学生积极开发新能源的热情！