Question

当前，多种代用燃料汽车为主要内容的“绿色汽车”工程在全球范围内展开：
（1）有一电动汽车，电动机工作时的部分电路图如图所示，当电动机正常工作时，电流表、电压表的示数分别是20A和110V，电动机的输出功率为2kw．求电动机的线圈电阻．
（2）1996年清华大学和香港大学的学生合作研制太阳能汽车．汽车上的太阳能电池接受太阳光能的面板面积为S=8m²，正对太阳时能产生U=120V的电压，并对车上的电动机提供I=10A的电流，用此做电源开动第（1）问中电动汽车，太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率P₀=1Kw/m²，已知电动机的效率η=80%，在水平路面行驶时车受到的阻力f=150N．那么，这辆实验车在该路面上行驶的最大速率为多少？它所用的太阳能电池板的效率为多大？

Answer 1

分析：（1）根据能量转化和守恒定律列出输出功率、电压和电流与线圈电阻的关系式，求出线圈电阻．
（2）当实验车在水平路面上匀速行驶时，速度最大，此时牵引力等于阻力，根据功率公式求出最大速率．太阳能电池板接收到是太阳能，输出是电能，根据电能与太阳能之比求出效率．

解答：解：
（1）根据能量转化和守恒定律得
      UI=P_出+I²r
得到r=

UI-P出

I2

代入解得  r=0.5Ω
（2）由题，电动机的效率为η=80%，当实验车在水平路面上匀速行驶时，速度最大，此时牵引力等于阻力，则有
    UIη=Fv_m，又f=F     
综合得到v_m=6.4m/s 
所用的太阳能电池板的效率为η′=

UI

P0S

×100%=15%
答：
（1）电动机的线圈电阻是0.5Ω．
（2）这辆实验车在该路面上行驶的最大速率为6.4m/s，它所用的太阳能电池板的效率为15%．

点评：本题中涉及两个电路：一个电动机电路，另一个是电池板电路，关键抓住能量是如何转化的．