Question

17．太陽能汽車是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，余麗同學(xué)通過查閱資料得知：某品牌的太陽能輔助混合動(dòng)力汽車，滿載時(shí)全車最大質(zhì)量是1800kg，太陽能電池板10m²，太陽能電池板向電池充電平均每平方米可提供200W的電功率．該車以72km/h的速度勻速行駛時(shí)所受的平均阻力是車重的0.15倍．蓄電池組向電機(jī)提供工作電壓為450V．試通過計(jì)算回答下列問題（g取10N/kg）：
（1）汽車滿載時(shí)，在平直的路面上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)牽引力是多少N？
（2）若四川年平均日照時(shí)數(shù)約為10³小時(shí)，在四川，這種汽車一年能將多少焦的太陽能轉(zhuǎn)化為電能？
（3）若汽油的燃燒值為4.5×10⁷J/kg，該汽車在四川一年從陽光轉(zhuǎn)化的能量相當(dāng)于燃燒多少千克汽油的能量？
（4）假設(shè)電池組輸出的電功率等于該車牽動(dòng)汽車的機(jī)械功率，該車滿載時(shí)在平直路面上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)，蓄電池組工作電流多少安？

Answer 1

分析 （1）已知滿載時(shí)車的最大質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出重力，再根據(jù)該車以72km/h的速度勻速行駛時(shí)所受的平均阻力是車重的0.15倍求出阻力，最后根據(jù)二力平衡的條件求出牽引力的大�。�
（2）已知每平米太陽能電池板提供的功率和太陽能電池板的面積，求出提供的總功率，再根據(jù)W=Pt即可求出多少太陽能轉(zhuǎn)化為了電能；
（3）利用Q=mq即可求出汽油的質(zhì)量；
（4）先根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出功率，然后根據(jù)P=UI即可求出電流．

解答 解：（1）汽車滿載時(shí)，重力為：G=mg=1800kg×10N/kg=18000N，
此時(shí)阻力f=0.15G=0.15×18000N=2700N；由于汽車勻速行駛，因此牽引力F=f=2700N；
（2）10m²太陽能電池板提供的電功率：P=10×200W=2000W；
則由P=$\frac{W}{t}$可得，這種汽車一年轉(zhuǎn)化為電能的太陽能為：W=Pt=2000W×10³×3600s=7.2×10⁹J；
（3）由Q=mq
可得m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{7.2×1{0}^{9}J}{4.5×1{0}^{7}J/kg}$=160kg；
（4）72km/h=20m/s
汽車滿載時(shí)的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=2700N×20m/s=54000W，
由P=UI，
可得，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{54000W}{45V}$=120A．
答：（1）汽車滿載時(shí)，在平直的路面上以72km/h的速度勻速行駛時(shí)牽引力是2700N；
（2）這種汽車一年能將7.2×10⁹J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能；
（3）該汽車在四川一年從陽光轉(zhuǎn)化的能量相當(dāng)于燃燒160千克汽油的能量；
（4）蓄電池組工作電流為120A．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)和力學(xué)的綜合應(yīng)用題，解決的是有關(guān)身邊實(shí)際問題，有意義，能從題中獲取有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．