Question

為2008年奧運(yùn)會(huì)提供服務(wù)的環(huán)保汽車是以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源．某輛環(huán)保汽車總質(zhì)量m=3×10³kg，當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時(shí)，所受阻力為車重的0.0045倍．（g取10m/s²）
（1）求電機(jī)用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P_機(jī)；
（2）設(shè)想改用太陽(yáng)能電池給該車供電，陽(yáng)光垂直太陽(yáng)能電池板入射，其他條件不變，求所需的太陽(yáng)能電池板的面積．
已知太陽(yáng)輻射的總功率P₀=4×l0²⁶W，太陽(yáng)到地球的距離r=1.5×10¹¹m，太陽(yáng)光傳播到達(dá)地面的過(guò)程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的總效率約為13.5%．

Answer 1

分析：（1）由平衡條件求出汽車的牽引力，由P=Fv求出汽車的機(jī)械功率．
（2）求出汽車單位面積接受太陽(yáng)的功率，然后求出電池板的面積．

解答：解：（1）汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
由平衡條件得：F=f=kmg，
汽車的機(jī)械功率P_機(jī)=Fv，
解得P_機(jī)=1.35×10³W；
（2）設(shè)太陽(yáng)能電池板的面積是S，距太陽(yáng)中心為r的球面面積S₀=4πr²，
若沒有能量損耗，太陽(yáng)能電池板接受到的太陽(yáng)能功率為P′，
則P′=

P0

4πr2

S，
太陽(yáng)能電池板實(shí)際接收到的太陽(yáng)能功率為P，
P=（1-30%）P′，
由于P機(jī)=0.0135P，
電池板面積S=

4πr3P機(jī)

0.0135×0.7P0

，
解得：S=10.1m²．
答：（1）電機(jī)用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率為1.35×10³W．
（2）所需的太陽(yáng)能電池板的面積為10.1m²．

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用P=Fv可以求出機(jī)車的牽引力功率，從能量的角度分析問題是解（2）的關(guān)鍵．先求出以太陽(yáng)為圓心、以太陽(yáng)到地球的距離為半徑的球面單位面積上獲得的功率，然后再求出太陽(yáng)能電池板面積．