Question

【题目】太阳能汽车以其节能、环保等优点而越来越受到人们的重视．如图是新上市的太阳能汽车的图片和部分技术参数，请根据这些参数求：

电池板接受阳光功率2000J/（sm2）

电池工作电压是120V

电动机工作电流是10A

电动机线圈电阻为2欧

最高时速：50km/h

太阳能电池的面板的有效面积为S=6m2

物理尺寸：2.5m×1.5m×1.4m

价格：人民币55万

（1）当太阳能汽车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，受到的阻力为150N，则汽车行驶10min做多少功？
（2）太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率为多大？
（3）结合题意，请你评价一下太阳能及其使用上的优缺点．

Answer 1

【答案】
（1）解：匀速运动，由二力平衡条件可知F=f=150N，

汽车在10分钟内通过的距离：

s=vt=6m/s×600s=3600m，

牵引力做的功：W=Fs=150N×3600m=5.4×105J．

答：汽车行驶10min做功5.4×105J；

（2）解：P总=nS=2000J/（sm2）×6m2=12000W

P内加机械=UI=120V×10A=1200W，

P内=I2R=（10A）2×2Ω=200W，

P机械=P内加机械﹣P内=1200W﹣200W=1000W

η= ×100%= ×100%= ×100%=8.3%

答：太阳能汽车将太阳能转化为电动机机械能的效率为8.3%；

（3）解：优点：使用过程中不会造成环境污染，更环保；

缺点：空间小，价格高，能量转化效率低，速度慢等．

答：太阳能及其使用上的优点：使用过程中不会造成环境污染，更环保；

缺点：空间小，价格高，能量转化效率低，速度慢等．

【解析】（1）牵引力做的功可以利用公式W=Fs来求得，在此题中首先要利用公式S=vt求得汽车通过的距离．（2）能量的利用效率为有用功与总功的比值，也可以利用有用功率与总功率的比值来求得．在此题中太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为总功率，对汽车电动机提供的功率为有用功率，由此入手可以解决此题．（3）太阳能的特点是太阳能十分巨大，产生能源总量多，并且供应时间长，分布广阔，获取方便，安全清洁，不会给环境带来污染．
【考点精析】关于本题考查的功的计算和电功率的计算公式，需要了解功的计算公式：W = F S；F 表示力，单位：牛( N ) ． S 表示距离，单位：米（m）W表示功， 功的单位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正确答案．