今年的五一黄金周期间．上海小星一家来湖州旅游.他们乘坐“菰城号豪华游艇欣赏南太湖的秀丽风光．导游小姐用甜润的声音向游客介绍:本游艇是湖州当地一家民营科技公司与上海交通大学合作研制的.游艇以太阳能为动力.不仅节约能源而且无污染.它的关键技术部件是光电转换板.此板接受太阳光的面积是8米2.当板正对太阳光时能够产生120伏的电压.游艇上� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

17．今年的五一黄金周期间．上海小星一家来湖州旅游，他们乘坐“菰城”号豪华游艇欣赏南太湖的秀丽风光．导游小姐用甜润的声音向游客介绍：本游艇是湖州当地一家民营科技公司与上海交通大学合作研制的，游艇以太阳能为动力，不仅节约能源而且无污染，它的关键技术部件是光电转换板，此板接受太阳光的面积是8米²，当板正对太阳光时能够产生120伏的电压，游艇上的自动装置使光电转换板始终与阳光垂直，现在我们游艇上的光电转换板正向电动机提供10安的强大电流．听完介绍，小星饶有兴趣地问了导游一些问题．导游告诉他：电动机线圈的直流电阻是4欧，现在太阳光垂直照射到单位面积上的辐射功率为1.0×l0³瓦/米²．根据以上信息，求：
（1）该光电转换板的效率
（2）电动机把电能转化为机械能的效率．
（提示：光电转换板的效率是指光电转换板的输出功率与照射到该板的太阳光的功率的比值．电动机的效率是电能转化为机械能的功率与输入到电动机的功率的比值．）

分析（1）知道太阳光垂直照射到单位面积上的辐射功率和光电转换板的面积，求出光电转换板接收太阳能的功率；再求出光电转换板转化为电能的功率，利用效率公式求该光电转换板的效率；
（2）知道电动机线圈的直流电阻和通过的电流，利用P=I²R可求发热功率；电动机把电能转化为机械能的功率等于光电转换板转化为电能的功率减去发热功率，电动机把电能转化为机械能的效率等于电动机把电能转化为机械能的功率与光电转换板转化为电能的功率之比．

解答解：（1）光电转换板接收太阳能的功率：
P_总=1×10³W/m²×8m²=8×10³W，
输出功率：
P_电=UI=120V×10A=1200W，
该光电转换板的效率：
η₁=$\frac{{P}_{电}}{{P}_{总}}$×100%=$\frac{1200W}{8000W}$×100%=15%；
（2）电动机发热功率：
P_热=I²R=（10A）²×4Ω=400W，
电动机把电能转化为机械能的功率：
P_机=P_电-P_热=1200W-400W=800W，
电动机把电能转化为机械能的效率：
η₂=$\frac{{P}_{机}}{{P}_{电}}$×100%=$\frac{800W}{1200W}$×100%≈66.7%．
答：（1）该光电转换板的效率为15%；
（2）电动机把电能转化为机械能的效率为66.7%．