Question

某廠家研制一種以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為2.5×10³ kg，該汽車蓄電池充滿電一次，測(cè)試時(shí)可供汽車以某一速度勻速行駛150km，蓄電池提供給電動(dòng)機(jī)的工作電流為50A，工作電壓為300V，汽車受到的阻力為車重的0.04倍．求：
（1）汽車在勻速行駛時(shí)受到的牽引力．
（2）若汽車動(dòng)力裝置（包含蓄電池、電動(dòng)機(jī)）的效率為75%，則蓄電池充滿一次電，使動(dòng)力裝置儲(chǔ)蓄的能量為多少焦？
（3）太陽光照射到電池板上的輻射功率為l000W/m²，電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率為l5%，如果用太陽能電池作為該環(huán)保汽車的驅(qū)動(dòng)能源，其它條件不變，求太陽能電池板的最小面積？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)G=mg和汽車受到的阻力為車重的0.04倍求出汽車受到的阻力，再根據(jù)汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力求出牽引力的大��；
（2）知道該汽車蓄電池充滿電一次可行駛的距離和受到的牽引力，根據(jù)W=Fs求出動(dòng)力裝置對(duì)汽車做的功，再根據(jù)η=

W有用

W總

×100%求出動(dòng)力裝置儲(chǔ)存的電能；
（3）知道電動(dòng)機(jī)工作電壓和工作電流，根據(jù)P=UI求出汽車行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率，根據(jù)效率公式求出獲得的太陽能，再根據(jù)W=PS求出太陽能電池板的最小面積．

解答：解：（1）∵汽車受到的阻力為車重的0.04倍，
∴汽車受到的阻力：
f=0.04G=0.04mg=0.04×2.5×10³kg×10N/kg=1×10³N，
∵勻速度行駛時(shí)，汽車受到的牽引力與阻力大小相等，
∴受到的牽引力F=f=1×10³N；
（2）該汽車蓄電池充滿電一次，可供汽車行駛距離：
s=150km=1.5×10⁵m，
則動(dòng)力裝置對(duì)汽車做的功：
W_有用=Fs=1×10³N×1.5×10⁵m=1.5×10⁸J，
由η=

W有用

W總

×100%得，動(dòng)力裝置儲(chǔ)存的電能：
W_總=

W有用

η

=

1.5×108J

75%

=2×10⁸J；
（3）汽車行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率為P₁，太陽光輻射到電池板的輻射功率為P₂，太陽能電池板的最小面積為S，
則P₁=UI=300V×50A=1.5×10⁴W，
∵P₂S×15%=P₁，
∴S=

P1

P2×15%

=

1.5×104W

103W/m2×15%

=100m²．
答：（1）汽車在勻速行駛時(shí)受到的牽引力為1×10³N；
（2）蓄電池充滿一次電，使動(dòng)力裝置儲(chǔ)蓄的能量為2×10⁸J；
（3）太陽能電池板的最小面積為100m²．

點(diǎn)評(píng)：本題以環(huán)保汽車為背景，考查了重力公式、二力平衡條件、做功公式、效率公式、功率公式的應(yīng)用，靈活運(yùn)用所學(xué)公式及其變形公式是關(guān)鍵，要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．