◎ 题目

太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的新型交通工具．某太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的有效面积为8 m2，太阳光照射到电池板每平方面积上的辐射功率为P0=1 kW，在晴朗的日子，电池对着太阳时产生的电压U=120 V，并对车上的电动机提供I=10 A的电流． （1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？ （2）如果这辆车的电动机将电能转化为机械能的效率为75%，则汽车的机械功率为多少？当它在水平路匀速行驶时，受到的牵引力是150 N，则其行驶速度是多少？ （3）如果汽车的机械能换用汽油提供，则汽车每小时要消耗多少kg的汽油？设汽油完全燃烧放出热量的50%转化为汽车的机械能，汽油的热值为q=4.6×107J/kg．

◎ 答案

（1）∵P0=1 kW=1000W， ∴太阳能电池的面板接收到的太阳能的总功率为： P总=P0×8=1000W×8=8000W， ∵U=120V，I=10A， ∴转化为太阳能汽车的电功率为： P电=UI=120V×10A=1200W， 则太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为： η= P电 P总 = 1200W 8000W =15%． 答：太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%． （2）∵这辆车的电动机将电能转化为机械能的效率η1=75%， ∴汽车的机械功率为： P机=P电×η1=1200W×75%=900W， 又∵F=150N， ∴汽车的行驶速度为：  v= P机 F = 900W 150N =6m/s． 答：汽车的机械功率为900W，汽车的行驶速度为6m/s． （3）∵P机=900W，t=1h=3600s， ∴获得的机械能为： W=P机t=900W×3600s=3.24×106J， 又∵汽油完全燃烧放出热量的50%转化为汽车的机械能， ∴Q放= Q η2 = 3.24×106J 50% =6.48×106J， 而q=4.6×107J/kg， ∴汽油的质量为： m= Q放 q = 6.48×106J 4.6×107J/kg ≈0.14kg． 答：汽车每小时要消耗0.14kg的汽油．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的新型交通工具．某太阳能实验车，车上太阳能电池接受太…”主要考查了你对  【机械效率的计算】，【热量的计算】，【能量转化效率】，【速度的计算】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。