（2011全國初中應用物理知識競賽試題）隨着新能源、低碳等理念的普及，小明設想出了一種完全以太陽能電池為能源的...

問題詳情：

（2011全國初中應用物理知識競賽試題）隨着新能源、低碳等理念的普及，小明設想出了一種完全以太陽能電池為能源的汽車，以下是他查到的一些數據:太陽輻*的總功率P總=3.9x1026 W，太陽到地球的距離口1.5x1011 m，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*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，車身最多能敷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%轉化為用於牽引汽車前進的機械功率。(已知半徑為r的球的表面積為S=4πr2)

1.根據以上數據，通過計算對小明的設想進行分析與評價。

2.你對他的設想有什麼改進建議?

【回答】

【解析】1.驅動電機需要達到的最大機械輸出功率：

P機=Fv=kmgv=0.02×750×10×20W=3×103W。

需要的電功率：P電==W=3.33×103W。

垂直於太陽光的太陽能電池板得到的太陽輻*最大功率：

P日==W/m2=676W/m2.

車上的太陽能電池板所能提供的最大電功率：

P電池=η3P日S=15%×676×8W=811W<3.33×103W。

   以上所算數據為晴朗無雲、太陽能電池板始終垂直於陽光時的數據。實際上汽車上的電池板很難做到始終與太陽光垂直，其實際提供的電功率會小於P電池，不能滿足驅動電機的需求。

  2. 改進建議：減輕車體自身重、降低車輛行駛時的阻力、減小機械損耗、降低車輛設計最高時速、提高電機效率、兼容其他能源動力、使用蓄電池供電、在車頂安裝摺疊式太陽能電池板、停車時將太陽能電池轉化的電能存入蓄電池、研發高效率太陽能電池板。

【點評】此題考查功率、效率等知識點。此題第1小題，具有多種解法，只要正確即可；第2小題，具有開放*，答出任意兩點即可。

知識點：電功率單元測試

題型：綜合題