Question

5．太陽(yáng)能清潔無(wú)污染，是人類(lèi)能源的寶庫(kù)，某太陽(yáng)能汽車(chē)總質(zhì)量為800kg，頂部安裝了太陽(yáng)能電池板，它是利用太陽(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)的一種新型汽車(chē)，如圖丙所示，太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為2.4×10³W/m²，汽車(chē)上的太陽(yáng)能電池板的有效面積為5m²．

（1）太陽(yáng)能電池電池板一般是由晶體態(tài)硅制成的，它能直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，其主要材料是C
A．磁性材料　　　B．納米材料　　C．半導(dǎo)體　　　　D．超導(dǎo)體
（2）當(dāng)該車(chē)行駛時(shí)，其中的能量轉(zhuǎn)化情況是：太陽(yáng)能--電能--機(jī)械能
（3）太陽(yáng)能電池板能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，若太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則轉(zhuǎn)換給汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的功率是4800瓦？
（4）如果這輛汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)經(jīng)電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為80%，若汽車(chē)所受阻力為車(chē)重的0.02倍．汽車(chē)受到的阻力是160N（g取10N/kg），則汽車(chē)在該平面上勻速時(shí)的速度為24m/s
（5）小龍從網(wǎng)上查找到該車(chē)輸出功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系如圖甲所示，根據(jù)圖分析，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000～5000r/min范圍內(nèi)，則它輸出功率P與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系式為1.5nW．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)材料的分類(lèi)：導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體和太陽(yáng)能電池板的材料進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)該車(chē)的原理分析解答；
（3）利用太陽(yáng)板的接收功率和面積，結(jié)合效率求出轉(zhuǎn)化功率；
（4）先求出其重力，因?yàn)閯蛩�，牽引力等于摩擦力，根�?jù)摩擦力阻力與重力關(guān)系求出阻力即可解答；利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv解答勻速行駛速度
（5）由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線(xiàn)可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000--5000r/min范圍內(nèi)輸出功率與轉(zhuǎn)速的大致關(guān)系．

解答 解：（1）太陽(yáng)能電池板是由晶體態(tài)硅制成的，硅屬于半導(dǎo)體；
（2）該車(chē)使用中的能量轉(zhuǎn)化情況為：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能在轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；
（3）太陽(yáng)能電池板能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，若太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則轉(zhuǎn)換的電功率為：P=ηP₀S=40%×2.4×10³W/m²×5m²=4.8×10³W；
（4）車(chē)的重力為G=mg=800kg×10N/kg=8000N，
由于這輛汽車(chē)在某水平面上勻速行駛，則牽引力等于阻力，故F=f=0.02G=0.02×8000N=160N；
因?yàn)闋恳�力為F=160N，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：v=$\frac{P}{F}$=$\frac{4.8×1{0}^{3}W×80%}{160N}$=24m/s．
（5）由這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性曲線(xiàn)可以看出在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-500r/min范圍內(nèi)，它的輸出功率與轉(zhuǎn)速大致成正比關(guān)系，
由曲線(xiàn)圖可知當(dāng)P=6000W時(shí)，n=4000r/min，故$\frac{P}{n}$=$\frac{6000W}{4000r/min}$=1.5，因此P=1.5n．
故答案為：（1）C；（2）太陽(yáng)能--電能--機(jī)械能；（3）4800；（4）160N；24；（5）1.5n．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查了功率、重力、二力平衡等知的求解，計(jì)算時(shí)注意公式變換以及單位統(tǒng)一．