Question

1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车．车上电池的太阳能接收板的面积是8m²，它正对太阳时电池能够产生120V的电压，并对车上电动机提供10A的电流．电动机的直流电阻为4Ω，而太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1．0×10³W／m²．求：

1．该车的太阳能电池的效率是多少?电动机把电能转化为机械能的效率是多少?

2．若太阳辐射的总功率为3．9×1．0²⁶ W，且太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的途中有28％的能量损耗，还知道半径为R的球面面积为S=4πR²．请根据这些资料计算太阳到地球的距离．

Answer 1

1 5％；67％；2．1．5×10¹¹米

解析：1．太阳能集光板接收的功率 P ₁=1．0×1 0³瓦／米2×8米2=8×10³瓦

电阻输出的功率：  P₂= UI=1．2×l 0³瓦

电动机线圈的发热功率：

P₃=I²R=0．4×10³瓦

电池的效率：

η₁=1 5％

电动机的效率：

η₂=67％

2．设太阳到地球的距离为R，以太阳为球心，以R为半径的面积：

S=4πR²

太阳的辐射总功率和太阳能电池集光板的面积分别为P0和 S’，则有P0=3．9×10²⁶瓦，S’=8米²

R≈1．5×10¹¹(米)