Question

5．如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m²，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A．
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（2）电动机正常工作时，将电能主要转化为机械 能．若转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是6.4m/s．

Answer 1

分析 （1）利用W=UIt求出电能，结合效率公式求出太阳能转化为电能的效率；
（2）电动机正常工作时，将电能主要转化为机械能；
根据效率公式求出转化的机械能，再求出功率，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出速度．

解答 解：（1）太阳能电池1s输出的电能：
W=UIt=120V×10A×1s=1200J；
太阳能电池板1s接收的能量为：
E=1000J/（m²•s）×8m²×1s=8000J；
则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η=$\frac{W}{E}$×100%=$\frac{1200J}{8000J}$×100%=15%．
（2）电动机工作时，主要将电能转化为机械能；
由η=$\frac{{W}_{机}}{W}$×100%得，转化成的机械能为：
W_机=Wη′=1200J×80%=960J；
电动机的输出功率为：
P=$\frac{{W}_{机}}{t}$=$\frac{960J}{1s}$=960W；
因为做匀速直线运动，
所以由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，该车匀速行驶的速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{960W}{150N}$=6.4m/s．
故答案为：（1）15%；（2）机械；6.4．

点评 本题考查了太阳能电池板的转换效率和功率公式的理解和掌握，体现了物理与高科技相结合的思想，属于一道新能源利用题目．