Question

5．如圖所示是利用太陽能電源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，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，可供電動機正常工作的電流為10A．
（1）太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率是15%．
（2）電動機正常工作時，將電能主要轉化為機械 能．若轉化效率是80%，且該車沿水平路面勻速行駛時所獲得的牽引力是150N，則該車勻速行駛的速度是6.4m/s．

Answer 1

分析 （1）利用W=UIt求出電能，結合效率公式求出太陽能轉化為電能的效率；
（2）電動機正常工作時，將電能主要轉化為機械能；
根據效率公式求出轉化的機械能，再求出功率，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出速度．

解答 解：（1）太陽能電池1s輸出的電能：
W=UIt=120V×10A×1s=1200J；
太陽能電池板1s接收的能量為：
E=1000J/（m²•s）×8m²×1s=8000J；
則太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率：
η=$\frac{W}{E}$×100%=$\frac{1200J}{8000J}$×100%=15%．
（2）電動機工作時，主要將電能轉化為機械能；
由η=$\frac{{W}_{機}}{W}$×100%得，轉化成的機械能為：
W_機=Wη′=1200J×80%=960J；
電動機的輸出功率為：
P=$\frac{{W}_{機}}{t}$=$\frac{960J}{1s}$=960W；
因為做勻速直線運動，
所以由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，該車勻速行駛的速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{960W}{150N}$=6.4m/s．
故答案為：（1）15%；（2）機械；6.4．

點評 本題考查了太陽能電池板的轉換效率和功率公式的理解和掌握，體現了物理與高科技相結合的思想，屬于一道新能源利用題目．