Question

太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．如图20所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m²，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P_o=1kW/m²，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）当汽车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车行驶10min做多少功？

Answer 1

【答案】分析：（1）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．
（2）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．
解答：解：（1）太阳能电池的面板接受到太阳能的功率为：
P_太=PS=1×10³W/m²×8 m²=8000W，
转化为太阳能汽车的电功率为：
P_电=UI=120V×10A=1200W，
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
．
（2）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：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（2）汽车行驶10min做功5.4×10⁵J．
点评：明确太阳能电池板接收的辐射功率为太阳能转化为电能过程中的总功率是解决此题的入手点．
知道效率既等于有用功与总功的比值，又等于有用功率与总功率的比值是解决此题的关键．