Question

進入21世紀，低碳環(huán)保、注重新能源的開發(fā)與利用的理念，已經日益融入生產、生活之中。某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，噴口距地面的高度h=1.8m，能沿水平方向旋轉，噴口離轉動中心的距離a=1.0m水可沿水平方向噴出，噴水的最大速率v0=10m/s，每秒噴出水的質量m0=7.0kg。所用的水是從井下抽取的，井中水面離地面的高度H=3.2m，并一直保持不變。水泵由電動機帶動，電動機電樞線圈電阻r=5.0Ω。電動機正常工作時，電動機的輸入電壓U=220V，輸入電流I=4.0A。不計電動機的摩擦損耗，電動機的輸出功率等于水泵所需要的最大輸入功率。水泵的輸出功率與輸入功率之比稱為水泵的抽水效率。(計算時取3，球體表面積公式）試求：

⑴求這個噴灌系統(tǒng)所能噴灌的最大面積S；

⑵假設系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，求水泵的抽水效率；

⑶假設系統(tǒng)總是以最大噴水速度工作，在某地區(qū)將太陽能電池產生的電能直接供該系統(tǒng)使用，根據以下數據求所需太陽能電池板的最小面積。

(已知：太陽光傳播到達地面的過程中大約有30％的能量損耗，太陽輻射的總功率，太陽到地球的距離，太陽能電池的能量轉化效率約為15％。)

Answer 1

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）水從噴口噴出后做平拋運動，下落高度，解得

最大噴灌圓面半徑

噴灌最大面積

（2）電動機的輸入功率

電動機的熱功率

水泵的輸入功率等于電動機的輸出功率

水泵的輸出功率 其中 求得（1分）

水泵效率 （1分）

⑶電池板最小面積接收太陽能的功率： （2分）

電池板接收太陽能轉化為電能的功率： （1分）

聯立以上二式得： （1分）

(說明：直接由，代入數據得；若取3.14，則

考點：考查了能量守恒定律