Question

6．如图所示，是一辆太阳能汽车，该车的质量为0.6t．该车利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，再利用电动机为汽车提供动力．在晴朗的天气状况下，太阳光照射到这辆车电池板上的辐射总功率为8×10³W．若电池板提供给电动机的电压为160V，电动机工作时的电流为10A．（g=10N/kg）求：
（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（3）若该车在30min内沿直线匀速行驶的距离为18km，且行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍，该车克服阻力做了多少功？功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道电动机的电压和工作时的电流，根据P=UI求出电动机消耗的电功率；
（2）根据η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{{P}_{电}t}{{P}_{太}t}$×100%=$\frac{{P}_{电}}{{P}_{太}}$×100%求出太阳能电池将太阳能转化为电能的效率；
（3）先根据G=mg求出太阳能汽车的重力，进而得出该车行驶过程中所受的平均阻力，然后根据W=fs求出该车克服阻力做的功；最后根据P=$\frac{W}{t}$求出该车克服阻力做功的功率．

解答 解：（1）电动机消耗的电功率：
P_电=UI=160V×10A=1.6×10³W．
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率
η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{太}}$×100%
=$\frac{{P}_{电}t}{{P}_{太}t}$×100%
=$\frac{{P}_{电}}{{P}_{太}}$×100%
=$\frac{1.6×1{0}^{3}W}{8×1{0}^{3}W}$×100%
=20%．
（3）太阳能汽车质量m=0.6t=600kg，
太阳能汽车的重力：
G=mg=600kg×10N/kg=6×10³N，
太阳能汽车行驶过程中所受的平均阻力：
f=0.02G=0.02×6×10³N=120N，
该车行驶的距离s=18km=1.8×10⁴m，
该车克服阻力做的功：
W=fs=120N×1.8×10⁴m=2.16×10⁶J．
该车行驶的时间t=30min=1.8×10³s，
则该车克服阻力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.16×1{0}^{6}J}{1.8×1{0}^{3}s}$=1.2×10³W．
答：（1）在这种情况下电动机消耗的电功率是1.6×10³W；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是20%；
（3）该车克服阻力做了2.16×10⁶J的功，功率是1.2×10³W．

点评 本题考查了重力、压强、速度、功和功率的计算，虽然知识点多、综合性强，但是难度不大，关键是知道太阳能汽车克服阻力做的功和牵引力做的功、驱动电机的输出的功相等，另外计算时注意单位统一．