Question

16．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，该汽车工作时的机械功率为多大？若太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为P=1.0×10³w/m²．此汽车总的能量转化效率是多大？

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）根据功率公式分析汽车的机械功率；再由太阳的辐射功率明确汽车能量转化效率．

解答 解：
（1）根据能量转化和守恒定律得
UI=P_出+I²r
得到r=$\frac{UI-{P}_{出}}{{I}^{2}}$
代入解得 r=0.5Ω
（2）汽车的总功率P=UI=120×10=1200W；
汽车的热功率P_热=I²r=100×0.5=50W；
汽车的机械功率P_机=P_总-P_热=1200-50=1150W；
汽车的总能量转化效率为：
η=$\frac{{P}_{机}}{{P}_{总}}$×100%=$\frac{1150}{1.0×1{0}^{3}×8}$×100%=14.38%；
答：
（1）电动机的线圈电阻是0.5Ω．
（2）汽车总的能量转化效率是14.38%．

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．