Question

（2013?濰城區(qū)二模）隨著新能源、低碳等理念的普及，小華做了完全以太陽能電池為能源的汽車的創(chuàng)意設(shè)計(jì)．以下是他查到的一些數(shù)據(jù)：陽光穿過太空和地球周圍的大氣層到達(dá)地面的過程中的能量損耗約為51%；太陽光垂直照射時(shí)，太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高約為15%．假設(shè)一輛太陽能電池車的總質(zhì)量約為750kg，期望達(dá)到的最高時(shí)速為72km/h，車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，車身最多能鋪設(shè)的太陽能電池板的面積約為8m²，驅(qū)動電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率．
（1）汽車前進(jìn)的機(jī)械功率；
（2）車上的太陽能電池板能提供的最大功率（保留整數(shù)）

Answer 1

分析：（1）知道太陽能電池車的總質(zhì)量，可利用公式G=mg計(jì)算出電池車的重力，該車做勻速運(yùn)動，則推力等于該車受到的阻力，知道車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，從而可以計(jì)算出推力的大小，要知道汽車行駛的速度，可利用公式p=

W

t

=

FS

t

=Fv計(jì)算出汽車前進(jìn)的機(jī)械功率．
（2）知道驅(qū)動電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率，從而可以計(jì)算出陽能電池板能提供的最大功率．

解答：解：
（1）∵m=750kg，g=10N/kg，
∴汽車的重力為：G=mg=750kg×10N/kg=7500N，
而該車做勻速運(yùn)動，則推力等于該車受到的阻力，
∵車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，
∴推力的大小為：F=f=0.02G=0.02×7500N=150N，
而v=72km/h=20m/s，
∴汽車前進(jìn)的機(jī)械功率：P_機(jī)=Fv=150N×20m/s=3000W．
（2）∵驅(qū)動電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率，而P_機(jī)=3000W，
∴太陽能電池板能提供的最大功率為：P_電=

P機(jī)

η

=

3000W

90%

≈3333W．
答：（1）汽車前進(jìn)的機(jī)械功率為3000W．
（2）車上的太陽能電池板能提供的最大功率為3333W．

點(diǎn)評：本題考查了推力、功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，本題還告訴我們一定要廣泛應(yīng)用太陽能，太陽能不但節(jié)省能源，還可以環(huán)保．