Question

（2013?濰城區二模）隨著新能源、低碳等理念的普及，小華做了完全以太陽能電池為能源的汽車的創意設計．以下是他查到的一些數據：陽光穿過太空和地球周圍的大氣層到達地面的過程中的能量損耗約為51%；太陽光垂直照射時，太陽能電池的能量轉化效率最高約為15%．假設一輛太陽能電池車的總質量約為750kg，期望達到的最高時速為72km/h，車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，車身最多能鋪設的太陽能電池板的面積約為8m²，驅動電機能夠將輸入功率的90%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率．
（1）汽車前進的機械功率；
（2）車上的太陽能電池板能提供的最大功率（保留整數）

Answer 1

分析：（1）知道太陽能電池車的總質量，可利用公式G=mg計算出電池車的重力，該車做勻速運動，則推力等于該車受到的阻力，知道車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，從而可以計算出推力的大小，要知道汽車行駛的速度，可利用公式p=

W

t

=

FS

t

=Fv計算出汽車前進的機械功率．
（2）知道驅動電機能夠將輸入功率的90%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率，從而可以計算出陽能電池板能提供的最大功率．

解答：解：
（1）∵m=750kg，g=10N/kg，
∴汽車的重力為：G=mg=750kg×10N/kg=7500N，
而該車做勻速運動，則推力等于該車受到的阻力，
∵車輛行駛過程中的平均阻力約為車重的0.02倍，
∴推力的大小為：F=f=0.02G=0.02×7500N=150N，
而v=72km/h=20m/s，
∴汽車前進的機械功率：P_機=Fv=150N×20m/s=3000W．
（2）∵驅動電機能夠將輸入功率的90%轉化為用于牽引汽車前進的機械功率，而P_機=3000W，
∴太陽能電池板能提供的最大功率為：P_電=

P機

η

=

3000W

90%

≈3333W．
答：（1）汽車前進的機械功率為3000W．
（2）車上的太陽能電池板能提供的最大功率為3333W．

點評：本題考查了推力、功率的計算，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．