Question

使用太陽能汽車是開發(fā)新能源的途徑之一．有一款太陽能汽車，太陽光照射到該車電池板上的總功率為8×10³W時，電池產(chǎn)生的電壓是120V，該電壓對車上電動機(jī)提供的電流是10A．問：
（1）此時電動機(jī)每分鐘消耗的電能是多少焦耳？
（2）電動機(jī)線圈的電阻為4Ω，這種情況下，太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電動機(jī)機(jī)械能的效率多大？（機(jī)械摩擦忽略不計）
（3）使用太陽能有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處．請你寫出使用太陽能的優(yōu)點(diǎn)和不足之處各一點(diǎn)．

Answer 1

分析：（1）知道電池電壓、對車上電動機(jī)提供的電流和工作時間，利用W=UIt計算電動機(jī)每分鐘消耗的電能；
（2）知道電動機(jī)線圈的電阻，利用W=I²Rt求電動機(jī)線圈熱損失消耗的電能；
又因?yàn)槊糠昼婋妱訖C(jī)消耗的電能等于電動機(jī)線圈熱損失消耗的電能加上電動機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，據(jù)此求出電動機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能；
知道太陽光照射到該車電池板上的總功率，利用W=Pt求1min吸收的太陽能，再利用效率公式求太陽能汽車的效率；
（3）從環(huán)保、能量來源、制作成本、效率等方面分析優(yōu)缺點(diǎn)．

解答：解：（1）電動機(jī)每分鐘消耗的電能：
W_電=UIt=120V×10A×60s=7.2×10⁴J；
答：電動機(jī)每分鐘消耗的電能是7.2×10⁴J．
（2）電動機(jī)線圈熱損失消耗的電能：
W_熱損=I²Rt=（10A）²×4Ω×60s=2.4×10⁴J；
電動機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能：
W_機(jī)械=W_電-W_熱損=7.2×10⁴J-2.4×10⁴J=4.8×10⁴J；
1min吸收的太陽能：
W_總=Pt=8×10³W×60s=4.8×10⁵J；
太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電動機(jī)機(jī)械能的效率：
η=

W機(jī)械

W總

=

4.8×104J

4.8×105J

=10%；
答：太陽能汽車將太陽能轉(zhuǎn)化為電動機(jī)機(jī)械能的效率10%．
（3）太陽能汽車的優(yōu)點(diǎn)：清潔無污染，太陽能取之不盡，用之不竭；缺點(diǎn)：獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件限制等．

點(diǎn)評：本題考查了電功（消耗電能）的計算、效率的計算，涉及到太陽能的開發(fā)和利用，知識點(diǎn)多，屬于難題．