Question

太陽(yáng)能被稱為21世紀(jì)的新能源．如圖所示是一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車．車上的太陽(yáng)能電池板的有效面積S=8m²．在晴朗的天氣里，太陽(yáng)光垂直照射到電池板每平方米面積上的輻射功率P=1kW，電池板產(chǎn)生的電壓U=120V，對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供I=10A的電流，請(qǐng)解答：
（1）寫出太陽(yáng)能汽車工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況：太陽(yáng)能電板利用太陽(yáng)能將

太陽(yáng)

能轉(zhuǎn)化為

電

能，再利用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車又轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

能．
（2）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）若此輛車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)．牽引力為120N，則汽車行駛的速度多大？
（4）寫出太陽(yáng)能的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)．

清潔無污染

，

取之不盡用之不竭

．

Answer 1

分析：（1）太陽(yáng)能電池板可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)能汽車靠由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化來的電能驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)時(shí)電能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能，太陽(yáng)能是一種清潔能源，在生活中的使用已經(jīng)越來越廣泛．
（2）與電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電流，由P=UI求出電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的功率；已知每平方米面積上能接收到太陽(yáng)的功率及太陽(yáng)能電池板的面積，求出太陽(yáng)能電池板接太陽(yáng)能的功率，然后求出太陽(yáng)能電池板的效率．
（3）求出了電動(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，可求電動(dòng)機(jī)的輸出功率；又知道牽引力的大小，利用P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求汽車的行駛速度．
（4）太陽(yáng)能清潔無污染、廉價(jià)、取之不盡用之不竭．

解答：解：（1）太陽(yáng)電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，電能又轉(zhuǎn)化成汽車的動(dòng)能；
（2）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的功率P₁=UI=120V×10A=1200W；
∵太陽(yáng)光垂直照射到電池板每平方米面積上的輻射功率P=1kW，
∴電池板的有效面積S=8m²的太陽(yáng)能接收到太陽(yáng)的功率P₂=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

×100%=

1200w

8000w

×100%=15%．
（3）設(shè)汽車的轉(zhuǎn)化效率為η₂，則汽車的機(jī)械功率為
P_機(jī)=P_電×η₂=1200W×75%=900W
當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，P_機(jī)=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
∴v=

p機(jī)

F

=

900w

120N

=7.5m/s．
（4）太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)：清潔無污染、取之不盡用之不竭．
故答案為：（1）太陽(yáng)；電；機(jī)械；
（2）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（3）牽引力為120N，則汽車行駛的速度是7.5m/s；
（4）清潔無污染；取之不盡用之不竭．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率、求汽車的速度、太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)等知識(shí)，是一道計(jì)算題，難度適中，是一道中檔題．