Question

十二五期間，太陽能汽車是我國重點(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11.5m²，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）若廈門年平均日照時(shí)數(shù)約為2.2×10³小時(shí)，在廈門，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4.6×10⁷J/kg，該汽車在廈門一年從陽光轉(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A？

Answer 1

（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）11.5m²太陽能電池板提供的電功率：P=11.5×200W=2300W；則這種汽車一年轉(zhuǎn)化為電能的太陽能為：W=Pt=2300W×2.2×10³×3600s=1.8216×10¹⁰J；
（3）∵Q=mq
∴m=

Q

q

=

1.8216×1010J

4.6×107J/kg

=396kg；
（4）72km/h=20m/s
汽車滿載時(shí)的功率為：P=Fv=2700N×20m/s=54000W，
∵P=UI，
∴I=

P

U

=

54000W

450V

=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）若廈門年平均日照時(shí)數(shù)約為2.2×10³小時(shí)，在廈門，這種汽車一年能將1.8216×10¹⁰焦的太陽能轉(zhuǎn)化為電能；
（3）若汽油的燃燒值為4.6×10⁷J/kg，該汽車在廈門一年從陽光轉(zhuǎn)化的能量相當(dāng)于燃燒396千克汽油的能量；
（4）蓄電池組工作電流120A．