Question

19．如圖所示是利用太陽能電池工作的一種新型動力車．它上面的太陽能接收板的有效面積為8m²，天氣晴朗且接收板正對陽光時(shí)，每平方米面積上每秒鐘能接收到太陽輻射的能量為1000J，太陽能電池提供的電壓為120V，可供電動機(jī)正常工作的電流為10A．若該車連同兩名駕乘人員總重12000N，四個車輪與地面的總接觸面積為600cm²，求
（1）該車對地面的壓強(qiáng)為多大？
（2）該車的太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多大？
（3）電動機(jī)正常工作時(shí)，將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，若轉(zhuǎn)化效率是80%，且該車沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得的牽引力是150N，則該車勻速行駛的速度是多少m/s？

Answer 1

分析 （1）放在水平面上的物體，對水平面的壓力大小等于物體重力，由p=$\frac{F}{S}$解題；
（2）已知每平方米面積上能接收到太陽的功率及太陽能電池板的面積，求出太陽能電池板接太陽能的功率，然后求出太陽能電池板的效率．
（3）由題知，電動機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)75%W_電=W_{機(jī)械能}和P_機(jī)=$\frac{{W}_{機(jī)}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)算該車勻速行駛時(shí)的速度．

解答 解：（1）車對地面的壓力為F=G=12000N，
車對地面的壓強(qiáng)為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{12000N}{600×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（2）電動機(jī)正常工作時(shí)，太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{光}}$，
P_電=UI=120V×10A=1200W，
P_光=8m²×1000W/m²=8000W，
η=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{光}}$=$\frac{1200W}{8000W}$×100%=15%；
（3）電動機(jī)正常工作時(shí)．將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，
電動機(jī)正常工作時(shí)．將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是80%，即80%W_{電動機(jī)}=W_{機(jī)械能}，
由W=Pt可得：80%P_電t=P_機(jī)t，
所以P_機(jī)=80%P_電=80%×1200W=960W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，該車勻速行駛時(shí)的速度：
v=$\frac{{P}_{機(jī)}}{F}$=$\frac{960W}{150N}$=6.4m/s；
答：（1）該車對地面的壓強(qiáng)為2×10⁵Pa；
（2）該車的太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是15%；
（3）機(jī)械；若轉(zhuǎn)化效率是80%，且該車沿水平路面勻速行駛時(shí)所獲得的牽引力是150N，則該車勻速行駛的速度是6.4m/s．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)、效率計(jì)算公式的應(yīng)用，考查的知識點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．靈活運(yùn)用公式，理解題意是關(guān)鍵．