Question

16．當前，多種代用燃料汽車為主要內容的“綠色汽車”工程在全球范圍內展開
（1）有一電動汽車，電動機工作時的部分電路圖如圖所示，當電動機正常工作時，電流表、電壓表的示數分別是20A和110V，電動機的輸出功率為2kW．求電動機的線圈電阻．
（2）1996年清華大學和香港大學的學生合作研制太陽能汽車．汽車上的太陽能電池接受太陽光能的面板面積為S=8m²，正對太陽時能產生U=120V的電壓，并對車上的電動機提供I=10A的電流，用此做電源開動第（1）問中電動汽車，該汽車工作時的機械功率為多大？若太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為P=1.0×10³w/m²．此汽車總的能量轉化效率是多大？

Answer 1

分析 （1）根據能量轉化和守恒定律列出輸出功率、電壓和電流與線圈電阻的關系式，求出線圈電阻．
（2）根據功率公式分析汽車的機械功率；再由太陽的輻射功率明確汽車能量轉化效率．

解答 解：
（1）根據能量轉化和守恒定律得
UI=P_出+I²r
得到r=$\frac{UI-{P}_{出}}{{I}^{2}}$
代入解得 r=0.5Ω
（2）汽車的總功率P=UI=120×10=1200W；
汽車的熱功率P_熱=I²r=100×0.5=50W；
汽車的機械功率P_機=P_總-P_熱=1200-50=1150W；
汽車的總能量轉化效率為：
η=$\frac{{P}_{機}}{{P}_{總}}$×100%=$\frac{1150}{1.0×1{0}^{3}×8}$×100%=14.38%；
答：
（1）電動機的線圈電阻是0.5Ω．
（2）汽車總的能量轉化效率是14.38%．

點評 本題中涉及兩個電路：一個電動機電路，另一個是電池板電路，關鍵抓住能量是如何轉化的．