Question

使用太阳能汽车是开发新能源的途径之一．有一款太阳能汽车，太阳光照射到该车电池板上的总功率为8×10³W时，电池产生的电压是120V，该电压对车上电动机提供的电流是10A．问：
（1）此时电动机每分钟消耗的电能是多少焦耳？
（2）电动机线圈的电阻为4Ω，这种情况下，太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率多大？（机械摩擦忽略不计）
（3）使用太阳能有许多优点，但也有不足之处．请你写出使用太阳能的优点和不足之处各一点．

Answer 1

分析：（1）知道电池电压、对车上电动机提供的电流和工作时间，利用W=UIt计算电动机每分钟消耗的电能；
（2）知道电动机线圈的电阻，利用W=I²Rt求电动机线圈热损失消耗的电能；
又因为每分钟电动机消耗的电能等于电动机线圈热损失消耗的电能加上电动机转化的机械能，据此求出电动机转化的机械能；
知道太阳光照射到该车电池板上的总功率，利用W=Pt求1min吸收的太阳能，再利用效率公式求太阳能汽车的效率；
（3）从环保、能量来源、制作成本、效率等方面分析优缺点．

解答：解：（1）电动机每分钟消耗的电能：
W_电=UIt=120V×10A×60s=7.2×10⁴J；
答：电动机每分钟消耗的电能是7.2×10⁴J．
（2）电动机线圈热损失消耗的电能：
W_热损=I²Rt=（10A）²×4Ω×60s=2.4×10⁴J；
电动机转化的机械能：
W_机械=W_电-W_热损=7.2×10⁴J-2.4×10⁴J=4.8×10⁴J；
1min吸收的太阳能：
W_总=Pt=8×10³W×60s=4.8×10⁵J；
太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率：
η=

W机械

W总

=

4.8×104J

4.8×105J

=10%；
答：太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率10%．
（3）太阳能汽车的优点：清洁无污染，太阳能取之不尽，用之不竭；缺点：获取能量受四季、昼夜、阴晴条件限制等．

点评：本题考查了电功（消耗电能）的计算、效率的计算，涉及到太阳能的开发和利用，知识点多，属于难题．