Question

10．太陽能清潔無污染，是人類能源的寶庫，某太陽能汽車總質(zhì)量為800kg，頂部安裝了太陽能電池板，它是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機(jī)來驅(qū)動的一種新型汽車，太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為2.4×10³W/m²，汽車上的太陽能電池板的有效面積為5m²．
（1）輪胎與地面的總接觸面積大約為0.1米²，此時對地面的壓強(qiáng)為多少？
（2）太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，若太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則轉(zhuǎn)換給汽車電動機(jī)的功率是多少？
（3）如果這輛汽車的電動機(jī)經(jīng)電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為80%，若汽車所受阻力為車重的0.02倍，求汽車受到的阻力是多大？汽車在該地面上勻速時的速度為多少？

Answer 1

分析 （1）先求出其重力，則壓力等于重力，利用p=$\frac{F}{S}$即可求出對地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)太陽的輻射功率、有效面積和效轉(zhuǎn)換效率求出汽車的電動機(jī)功率；
（3）根據(jù)摩擦力阻力與重力關(guān)系求出阻力，根據(jù)效率求出得到的機(jī)械能；因為汽車在該地面上勻速，則牽引力等于摩擦力，即可解答利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv解答勻速行駛速度．

解答 解：（1）車的重力為G=mg=800kg×10N/kg=8000N，則壓力F=G=8000N；
所以，壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{8000N}{0.1{m}^{2}}$=8×10⁴Pa；
（2）太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，若太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%；
則轉(zhuǎn)換的電功率為：P=ηP₀S=40%×2.4×10³W/m²×5m²=4.8×10³W；
（3）阻力f=0.02G=0.02×8000N=160N；
機(jī)械功率P_機(jī)械=η′P=80%×4.8×10³W=3.84×10³W；
由于這輛汽車在某水平面上勻速行駛，則牽引力等于阻力，F(xiàn)_牽=160N，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
v=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{{F}_{牽}}$=$\frac{3.84×1{0}^{3}W}{160N}$=24m/s．
答：（1）輪胎對地面的壓強(qiáng)為8×10⁴Pa；
（2）轉(zhuǎn)換給汽車電動機(jī)的功率是4.8×10³W；
（3）汽車受到的阻力是160N；汽車在該地面上勻速時的速度為24m/s．

點評 此題主要考查了功率、重力、二力平衡等知的求解，計算時注意公式變換以及單位統(tǒng)一．