Question

4．太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能工作的一種新型汽車，已知太陽輻射的總功率約為4×10²⁶W，太陽到地球的距離約為1.5×10¹¹m，假設太陽光傳播到達地面的過程中約有40%的通量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉化為機械能的轉化效率約為15%．汽車太陽能電池板的面積為8m²，如果驅動該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率20%來自于太陽能電池，則該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率為（已知半徑為r的球表體積為S=4πr²）（　　）

• A． 0.2kW
• B． 5kW
• C． 100kW
• D． 1000kW

Answer 1

分析 先根據太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率； 太陽能電池接收板的面積是8m²，根據能量損耗以及汽車接收到的比例可求得汽車接收到的太陽功率；再根據比例即可求得汽車的機械功率．

解答 解：太陽的總功率分布在半徑是1.5×10¹¹m的球面上，則單位面積上的功率P₀=$\frac{4×1{0}^{26}}{4π{r}^{2}}$=$\frac{4×1{0}^{26}}{4×3.14×（1.5×1{0}^{11}）^{2}}$=1.42×10³W/m²；
汽車吸收到的太陽功率P₁=（1-40%）×15%P₀×8
則汽車需要的功率約為：P_總=$\frac{{P}_{1}}{20%}$=$\frac{0.6×0.15×1.42×1{0}^{3}}{0.2}$≈5Kw；
故選：B．

點評 本題考查能量的轉化及守恒定律，要注意明確太陽輻射的能量均勻分布在球面上，同時注意明確汽車接收到的功率比例關系．