Question

太阳能是21世纪重点发展的能源之一．太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．如图所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m²，太阳光照射到电池板每1m²面积上辐射功率为P=1KW，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：
（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车的行驶速度是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知每平方米面积上能接收到太阳能的功率（总功率），还知道太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流，可求电动机工作时的功率（有用功率），根据效率公式求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率．
（2）（1）求出了电动机工作时的功率，已知电能转化为机械能的效率，可求电动机的输出功率；又知道牵引力的大小，利用P===Fv求汽车的行驶速度．
解答：解：（1）太阳能电池的面板接收到的太阳能的功率为
P_太=PS=1×10³W×8=8000W
转化为太阳能汽车的电功率为
P_电=UI=120V×10A=1200W
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η₁=×100%=×100%=15%；
（2）设汽车的转化效率为η₂，则汽车的机械功率为
P_机=P_电×η₂=1200W×75%=900W
当汽车匀速行驶时，
P_机===Fv，
．
答：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%；
（2）汽车的行驶速度是6m/s．
点评：此题主要考查学生对功率的计算、功的计算、太阳能的转化等知识点的理解和掌握，此题涉及到的知识点较多，属于难题，此题体现了物理与高科技相结合的思想．