Question

2．太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库，某太阳能汽车总质量为400kg，顶部安装了太阳能电池板，如图所示，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×10³W/m²，汽车上的太阳能电池板的有效面积为5m²．
（1）太阳能电池板能将太阳能转化为电能，若太阳能电池板的转换效率为40%，则转换给汽车电动机的电功率是多少瓦？
（2）这辆汽车在某水平面上匀速行驶时，受到的阻力为车重的0.02倍，则汽车受到的牵引力为多少牛顿？
（3）如果这辆汽车的电动机经电能最终转化为机械能的效率为80%，则汽车在该平面上匀速行驶的速度为多少米每秒？

Answer 1

分析 （1）根据太阳的辐射功率、有效面积和效转换效率求出汽车的电动机功率；
（2）先求出其重力，因为匀速，牵引力等于摩擦力，根据摩擦力阻力与重力关系求出阻力即可解答；
（3）利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv解答匀速行驶速度．

解答 解：（1）太阳能电池板能将太阳能转化为电能，若太阳能电池板的转换效率为40%，
则转换的电功率为：
P=ηP₀S=40%×1.2×10³W/m²×5m²=2.4×10³W；
（2）车的重力为：
G=mg=400kg×10N/kg=4000N，
由于这辆汽车在某水平面上匀速行驶，则牵引力等于阻力，故F=f=0.02G=0.02×4000N=80N；
（3）因为牵引力为F=80N，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{2.4×1{0}^{3}W×80%}{80N}$=24m/s．
答：
（1）转换给汽车电动机的电功率是2.4×10³W；
（2）汽车受到的牵引力为80N；
（3）汽车在该平面上匀速行驶的速度为24m/s．

点评 此题主要考查了功率、重力、二力平衡等知的求解，计算时注意公式变换以及单位统一．