Question

6．如圖所示，是一輛太陽能汽車，該車的質(zhì)量為0.6t．該車?yán)�用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機為汽車提供動力．在晴朗的天氣狀況下，太陽光照射到這輛車電池板上的輻射總功率為8×10³W．若電池板提供給電動機的電壓為160V，電動機工作時的電流為10A．（g=10N/kg）求：
（1）在這種情況下電動機消耗的電功率是多大？
（2）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）若該車在30min內(nèi)沿直線勻速行駛的距離為18km，且行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍，該車克服阻力做了多少功？功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道電動機的電壓和工作時的電流，根據(jù)P=UI求出電動機消耗的電功率；
（2）根據(jù)η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{太}t}$×100%=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{太}}$×100%求出太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率；
（3）先根據(jù)G=mg求出太陽能汽車的重力，進(jìn)而得出該車行駛過程中所受的平均阻力，然后根據(jù)W=fs求出該車克服阻力做的功；最后根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出該車克服阻力做功的功率．

解答 解：（1）電動機消耗的電功率：
P_電=UI=160V×10A=1.6×10³W．
（2）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{太}}$×100%
=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{太}t}$×100%
=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{太}}$×100%
=$\frac{1.6×1{0}^{3}W}{8×1{0}^{3}W}$×100%
=20%．
（3）太陽能汽車質(zhì)量m=0.6t=600kg，
太陽能汽車的重力：
G=mg=600kg×10N/kg=6×10³N，
太陽能汽車行駛過程中所受的平均阻力：
f=0.02G=0.02×6×10³N=120N，
該車行駛的距離s=18km=1.8×10⁴m，
該車克服阻力做的功：
W=fs=120N×1.8×10⁴m=2.16×10⁶J．
該車行駛的時間t=30min=1.8×10³s，
則該車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）在這種情況下電動機消耗的電功率是1.6×10³W；
（2）太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是20%；
（3）該車克服阻力做了2.16×10⁶J的功，功率是1.2×10³W．

點評 本題考查了重力、壓強、速度、功和功率的計算，雖然知識點多、綜合性強，但是難度不大，關(guān)鍵是知道太陽能汽車克服阻力做的功和牽引力做的功、驅(qū)動電機的輸出的功相等，另外計算時注意單位統(tǒng)一．