Question

隨著低碳理念的普及，學校科技小組的同學擬設計一種以太陽能電池驅動的汽車．通過查閱資料得知：肇慶地區太陽光垂直照射時，每平方米太陽能電池板最大可提供150W的電功率．擬設計的太陽能汽車質量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行駛15m，行駛過程中所受的平均阻力是車重的0.02倍．該汽車的驅動電機能夠將90%的電功率轉化為牽引汽車前進的機械功率．若該車在平直路面上以最高速度行駛，試通過計算回答下列問題（g取10N/kg）：
（1）驅動電機提供的推力是多少牛？
（2）驅動電機提供的機械功率是多少瓦？
（3）該車的太陽能電池板面積約為多大？（計算結果小數點后保留一位數字）

Answer 1

分析：（1）該車做勻速運動，驅動電機提供的推力等于該車受到的阻力．
（2）已知該車速度，根據公式P=FV可求驅動電機提供的機械功率．
（3）已知每平方米太陽能電池板最大可提供的電功率和驅動電機提供的機械功率以及電功率轉化率，可求該車的太陽能電池板面積．

解答：解：（1）驅動電機提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．
答：驅動電機提供的推力為100N．
（2）驅動電機提供的機械功率是P=FV=100N×15m/s=1500W．
答：驅動電機提供的機械功率是1500W．
（3）電功率轉化率η=

P

P總

=

1500W

150W/m2×S

=90%，
所以該車的太陽能電池板面積約為S≈11.1m²．
答：該車的太陽能電池板面積約為11.1m²．

點評：本題考查推力、功率、面積等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，本題還告訴我們一定要廣泛應用太陽能，太陽能不但節省能源，還可以環保．