Question

2．一种正在研制中的太阳能动力车如图，它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m²，天气晴朗、接收板正对着太阳时，每1m²面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×10³J．正常运行时：这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%．求：
（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是多少J？
（2）正常运行时该车的功率可达多少kW？
（3）若该车（含载重）的总质量为160kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为总重力的$\frac{1}{10}$，则它在水平路面上匀速行驶的速度可达多少m/s？（运算中取g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）知道太阳能动力车每1m²面积上每1s内接收到的太阳能、太阳能接收板的有效面积，可求2h车接收到的太阳能；
（2）知道这种车正常运行时将太阳能转化成机械能的效率，根据效率公式η=$\frac{{W}_{机}}{E}$×100%求2h车转化成的机械能，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$求车的功率；
（3）知道车的总质量，利用G=mg求车的总重力，进而求出车沿水平路面行驶时受到的阻力，因为车做匀速直线运动，所以车受到的牵引力和阻力为平衡力，据此可求牵引力；求出了车的功率，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求车在水平路面上匀速行驶的速度．

解答 解：
（1）由题知，每1m²面积上每1s内接收到的太阳能是1.0×10³J，
S=8m²，
2h车接收到的太阳能：
E=1.0×10³J×8×3600×2=5.76×10⁷J，
（2）由题知，正常运行时，这种车将太阳能转化成机械能的效率可达12%，
因为η=$\frac{{W}_{机}}{E}$×100%，
所以2h车转化成的机械能：
W_机=η×E=12%×5.76×10⁷J=6.912×10⁶J，
车的功率：
P=$\frac{{W}_{机}}{t}$=$\frac{6.912×1{0}^{6}J}{7200s}$=960W=0.96kW；
（3）车的总重力：
G=mg=160kg×10N/kg=1600N，
沿水平路面行驶时受到的阻力：
f=$\frac{1}{10}$G=$\frac{1}{10}$×1600N=160N，
由于车做匀速直线运动，
故牵引力：
F=f=160N，
由P=Fv得：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{960W}{160N}$=6m/s
答：（1）2h内太阳能动力车接收到的太阳能是5.76×10⁷J；
（2）正常运行时该车的功率可达0.96kW；
（3）在水平路面上匀速行驶的速度可达6m/s．

点评 本题考查了学生对重力公式、速度公式、功率公式、效率公式的掌握和运用，计算车的功率要用转化成的机械能除以所用时间，这是本题的关键．