Question

一種正在研制中的太陽(yáng)能動(dòng)力車(chē)如圖，它上面的太陽(yáng)能接收板的有效面積為S=8m²，天氣晴朗、接收板正對(duì)著太陽(yáng)時(shí)，每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽(yáng)能是1.0×10³J．正常運(yùn)行時(shí)：這種車(chē)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率可達(dá)12%．求：
（1）2h內(nèi)太陽(yáng)能動(dòng)力車(chē)接收到的太陽(yáng)能是多少J？
（2）正常運(yùn)行時(shí)該車(chē)的功率可達(dá)多少kW？
（3）若該車(chē)（含載重）的總質(zhì)量為160kg，沿水平路面行駛時(shí)受到的阻力為總重力的，則它在水平路面上勻速行駛的速度可達(dá)多少m/s？（運(yùn)算中取g=10N/kg）

Answer 1

解：
（1）由題知，每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽(yáng)能是1.0×10³J，
S=8m²，
2h車(chē)接收到的太陽(yáng)能：
E=1.0×10³J×8×3600×2=5.76×10⁷J，
（2）由題知，正常運(yùn)行時(shí)，這種車(chē)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率可達(dá)12%，
∵η=×100%，
∴2h車(chē)轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能：
W_機(jī)=η×E=12%×5.76×10⁷J=6.912×10⁶J，
車(chē)的功率：
P===960W=0.96kW；
（3）車(chē)的總重力：
G=mg=160kg×10N/kg=1600N，
沿水平路面行駛時(shí)受到的阻力：
f=G=×1600N=160N，
∵車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
∴牽引力：
F=f=160N，
∵P=Fv，
∴v===6m/s．
答：（1）2h內(nèi)太陽(yáng)能動(dòng)力車(chē)接收到的太陽(yáng)能是5.76×10⁷J；
（2）正常運(yùn)行時(shí)該車(chē)的功率可達(dá)0.96kW；
（3）在水平路面上勻速行駛的速度可達(dá)6m/s．
分析：（1）知道太陽(yáng)能動(dòng)力車(chē)每1m²面積上每1s內(nèi)接收到的太陽(yáng)能、太陽(yáng)能接收板的有效面積，可求2h車(chē)接收到的太陽(yáng)能；
（2）知道這種車(chē)正常運(yùn)行時(shí)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率，根據(jù)效率公式η=×100%求2h車(chē)轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能，利用功率公式P=求車(chē)的功率；
（3）知道車(chē)的總質(zhì)量，利用G=mg求車(chē)的總重力，進(jìn)而求出車(chē)沿水平路面行駛時(shí)受到的阻力，因?yàn)檐?chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以車(chē)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(chē)的功率，利用P===Fv求車(chē)在水平路面上勻速行駛的速度．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)重力公式、速度公式、功率公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，計(jì)算車(chē)的功率要用轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能除以所用時(shí)間，這是本題的關(guān)鍵．