Question

太陽能動力車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉化為電能，再利用電動機驅動的一種新型機動車．有一種太陽能實驗車（如圖所示為研制過程的樣品），它上面的太陽能接收板的有效面積S=8m²，天氣晴朗且接收板正對著太陽時，每平方米面積上能接收到太陽輻射的功率為P₀=1kw，太陽能電池產生的電壓為U=120V，可供電動機正常工作的電流為I=10A．
求：（1）電動機正常工作時的電功率是多大？太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是多少？
（2）若電動機正常工作時，將電能轉化為機械能的效率是75%，且該車裝滿貧物沿水平路面勻速行駛時所獲得牽引力是150N，所受阻力是車與貨物總重的0.1倍，則該車勻速行駛時的速度是多大？所裝貨物質量是多少？（已知車自重900N，g取10N/kg）
（3）通過以上介紹及有關計算，你對該車的技術參數及性能有了大致了解，你認為該車能否批量生產投放市場？請簡述理由．

Answer 1

分析：（1）已知每平方米面積上能接收到太陽的功率，還知太陽能電池產生的電壓和供電動機正常工作的電流，可求電動機工作時的功率，兩功率相比較就可求陽能電池將太陽能轉化為電能的效率．
（2）已求出電動機工作時的功率，已知電能轉化為機械能的效率，還知牽引力，可求速度．勻速行駛時，根據二力平衡的條件可知，牽引力等于阻力，已知沿水平路面行駛時受到的阻力為車子重力的0.1倍，車重加貨重的0.1倍就是阻力，進一步求出所裝貨物質量．
（3）根據速度大小和所裝貨物的多少等來評價．如果速度很小，載貨量很小就不能批量生產投放市場，如果速度和載貨量適合市場，我們就可以批量生產．

解答：解：（1）電動機工作時的功率P₁=UI=120V×10A=1200W．
能接收到太陽的功率P₂=P₀S=1000W×8=8000W，
所以太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是η=

P1

P2

=

1200W

8000W

=15%．
答：電動機工作時的功率為1200W，太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是15%．
（2）因為P₁η₁=FV，
所以V=

P1η1

F

=

1200W×0.75

150N

=6m/s．
根據二力平衡條件可知，F=f=

G車+G貨

10

，
所以G_貨=10F-G_車=10×150N-900N=600N，
貨物的質量m=

G貨

g

=

600N

10N/kg

=60kg．
答：該車勻速行駛時的速度是6m/s，所裝貨物質量是60kg．
（3）不適合批量投放市場；
理由：1、速度慢；2、載貨量小；3、易受天氣的影響．

點評：本題考查速度的計算，電功率的計算以及質量的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，解題過程中還要注意單位的換算以及二力平衡條件的應用．