太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机驱动的一种新型机动车.有一种太阳能实验车(如图所示为研制过程的样品),它上面的太阳能接收板的有效面积S=8m,天气晴朗且接收板正对着太阳时,每平方米面积上能接收到太阳辐射的功率为P0=1kw,太阳能电池产生的电压为U=120V,可供电动机正常工作的电流为I=10A.
求:(1)电动机正常工作时的电功率是多大?太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2)若电动机正常工作时,将电能转化为机械能的效率是75%,且该车装满贫物沿水平路面匀速行驶时所获得牵引力是150N,所受阻力是车与货物总重的0.1倍,则该车匀速行驶时的速度是多大?所装货物质量是多少?(已知车自重900N,g取10N/kg)
(3)通过以上介绍及有关计算,你对该车的技术参数及性能有了大致了解,你认为该车能否批量生产投放市场?请简述理由.
网友回答
解:(1)电动机工作时的功率P1=UI=120V×10A=1200W.
能接收到太阳的功率P2=P0S=1000W×8=8000W,
所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是η=.
答:电动机工作时的功率为1200W,太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%.
(2)因为P1η1=FV,
所以V===6m/s.
根据二力平衡条件可知,F=f=,
所以G货=10F-G车=10×150N-900N=600N,
货物的质量m===60kg.
答:该车匀速行驶时的速度是6m/s,所装货物质量是60kg.
(3)不适合批量投放市场;
理由:1、速度慢;2、载货量小;3、易受天气的影响.
解析分析:(1)已知每平方米面积上能接收到太阳的功率,还知太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流,可求电动机工作时的功率,两功率相比较就可求阳能电池将太阳能转化为电能的效率.
(2)已求出电动机工作时的功率,已知电能转化为机械能的效率,还知牵引力,可求速度.匀速行驶时,根据二力平衡的条件可知,牵引力等于阻力,已知沿水平路面行驶时受到的阻力为车子重力的0.1倍,车重加货重的0.1倍就是阻力,进一步求出所装货物质量.
(3)根据速度大小和所装货物的多少等来评价.如果速度很小,载货量很小就不能批量生产投放市场,如果速度和载货量适合市场,我们就可以批量生产.
点评:本题考查速度的计算,电功率的计算以及质量的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,解题过程中还要注意单位的换算以及二力平衡条件的应用.