Question

12．如圖是一種正在研制中的太陽能動力車，它上面的太陽能接收板的有效面積為S=8m²，天氣晴朗、接收板正對著太陽時，每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽能是1.0×10³J．正常運行時：這種車將太陽能轉化成機械能的效率可達12%．求：
（1）2h內(nèi)太陽能動力車接收到的太陽能是多少J？
（2）正常運行時該車的功率可達多少W？
（3）若該車（含載重）的總質量為160kg，沿水平路面行駛時受到的阻力為總重力的十分之一，則它在水平路面上勻速行駛的速度可達多少m/s？（運算中取g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）知道太陽能動力車每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽能、太陽能接收板的有效面積，可求2h車接收到的太陽能；
（2）知道這種車正常運行時將太陽能轉化成機械能的效率，根據(jù)效率公式η=$\frac{{W}_{機}}{E}$×100%求2h車轉化成的機械能，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$求車的功率；
（3）知道車的總質量，利用G=mg求車的總重力，進而求出車沿水平路面行駛時受到的阻力，因為車做勻速直線運動，所以車受到的牽引力和阻力為平衡力，據(jù)此可求牽引力；求出了車的功率，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求車在水平路面上勻速行駛的速度．

解答 解：
（1）由題知，每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽能是1.0×10³J，
太陽能接收板的有效面積S=8m²，
則2h車接收到的太陽能：
E=1.0×10³J×8×3600×2=5.76×10⁷J，
（2）由題知，正常運行時，這種車將太陽能轉化成機械能的效率可達12%，
因為η=$\frac{{W}_{機}}{E}$×100%，
所以2h車轉化成的機械能：
W_機=η×E=12%×5.76×10⁷J=6.912×10⁶J，
車的功率：
P=$\frac{{W}_{機}}{t}$=$\frac{6.912×1{0}^{6}J}{7200s}$=960W；
（3）車的總重力：
G=mg=160kg×10N/kg=1600N，
沿水平路面行駛時受到的阻力：
f=$\frac{1}{10}$G=$\frac{1}{10}$×1600N=160N，
由于車做勻速直線運動，
故牽引力：F=f=160N，
由P=Fv得勻速行駛的速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{960W}{160N}$=6m/s．
答：（1）2h內(nèi)太陽能動力車接收到的太陽能是5.76×10⁷J；
（2）正常運行時該車的功率可達960W；
（3）在水平路面上勻速行駛的速度可達6m/s．

點評 本題考查了學生對重力公式、速度公式、功率公式、效率公式的掌握和運用，計算車的功率要用轉化成的機械能除以所用時間，這是本題的關鍵．