Question

太陽(yáng)能動(dòng)力車是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種新型機(jī)動(dòng)車．有一種太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車（如圖所示為研制過程的樣品），它上面的太陽(yáng)能接收板的有效面積S=8m²，天氣晴朗且接收板正對(duì)著太陽(yáng)時(shí)，每平方米面積上能接收到太陽(yáng)輻射的功率為P₀=1kw，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓為U=120V，可供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流為I=10A．
求：（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電功率是多大？太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（2）若電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75%，且該車裝滿貧物沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得牽引力是150N，所受阻力是車與貨物總重的0.1倍，則該車勻速行駛時(shí)的速度是多大？所裝貨物質(zhì)量是多少？（已知車自重900N，g取10N/kg）
（3）通過以上介紹及有關(guān)計(jì)算，你對(duì)該車的技術(shù)參數(shù)及性能有了大致了解，你認(rèn)為該車能否批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由．

Answer 1

分析：（1）已知每平方米面積上能接收到太陽(yáng)的功率，還知太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電壓和供電動(dòng)機(jī)正常工作的電流，可求電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率，兩功率相比較就可求陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率．
（2）已求出電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率，已知電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，還知牽引力，可求速度．勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡的條件可知，牽引力等于阻力，已知沿水平路面行駛時(shí)受到的阻力為車子重力的0.1倍，車重加貨重的0.1倍就是阻力，進(jìn)一步求出所裝貨物質(zhì)量．
（3）根據(jù)速度大小和所裝貨物的多少等來(lái)評(píng)價(jià)．如果速度很小，載貨量很小就不能批量生產(chǎn)投放市場(chǎng)，如果速度和載貨量適合市場(chǎng)，我們就可以批量生產(chǎn)．

解答：解：（1）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率P₁=UI=120V×10A=1200W．
能接收到太陽(yáng)的功率P₂=P₀S=1000W×8=8000W，
所以太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是η=

P1

P2

=

1200W

8000W

=15%．
答：電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率為1200W，太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%．
（2）因?yàn)镻₁η₁=FV，
所以V=

P1η1

F

=

1200W×0.75

150N

=6m/s．
根據(jù)二力平衡條件可知，F(xiàn)=f=

G車+G貨

10

，
所以G_貨=10F-G_車=10×150N-900N=600N，
貨物的質(zhì)量m=

G貨

g

=

600N

10N/kg

=60kg．
答：該車勻速行駛時(shí)的速度是6m/s，所裝貨物質(zhì)量是60kg．
（3）不適合批量投放市場(chǎng)；
理由：1、速度慢；2、載貨量��；3、易受天氣的影響．

點(diǎn)評(píng)：本題考查速度的計(jì)算，電功率的計(jì)算以及質(zhì)量的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，解題過程中還要注意單位的換算以及二力平衡條件的應(yīng)用．