Question

（2011?鎮(zhèn)江模擬）太陽(yáng)能是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的能源之一，太陽(yáng)能汽車是利用太陽(yáng)能電池將接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的一種新型汽車．如圖20所示的是一輛太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車，車上太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能的面板的有效面積為S=8m²，太陽(yáng)光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為P_o=1kW/m²，在晴朗的天氣，電池對(duì)著太陽(yáng)時(shí)產(chǎn)生的電壓U=120V，并對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)提供I=10A的電流，試問(wèn)：
（1）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（2）當(dāng)汽車以6m/s的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力為150N，則汽車行駛10min做多少功？

Answer 1

分析：（1）能量的利用效率為有用功與總功的比值，也可以利用有用功率與總功率的比值來(lái)求得．在此題中太陽(yáng)光照射到電池板每平方米面積上的輻射功率為總功率，對(duì)汽車電動(dòng)機(jī)提供的功率為有用功率，由此入手可以解決此題．
（2）牽引力做的功可以利用公式W=FS來(lái)求得，在此題中首先要利用公式S=vt求得汽車通過(guò)的距離．

解答：解：（1）太陽(yáng)能電池的面板接受到太陽(yáng)能的功率為：
P_太=P₀S=1×10³W/m²×8 m²=8000W，
轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能汽車的電功率為：
P_電=UI=120V×10A=1200W，
太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η=

P電

P太

×100%=

1200W

8000W

=15%．
（2）汽車在10分鐘內(nèi)通過(guò)的距離：S=vt=6m/s×600s=3600m，
牽引力做的功：W=FS=150N×3600m=5.4×10⁵J．
答：（1）太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%．
（2）汽車行駛10min做功5.4×10⁵J．

點(diǎn)評(píng)：明確太陽(yáng)能電池板接收的輻射功率為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能過(guò)程中的總功率是解決此題的入手點(diǎn)．
知道效率既等于有用功與總功的比值，又等于有用功率與總功率的比值是解決此題的關(guān)鍵．