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小明一次从网上看到一篇报道,说国外发明了一种完全以太阳能电池为能源的汽车,这种汽车安装一只8m 2 的

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时间:2024-08-17 12:39:04
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小明一次从网上看到一篇报道,说国外发明了一种完全以太阳能电池为能源的汽车,这种汽车安装一只8m 2 的【专家解说】:已知:太阳能电池板面积S=8m 2 ,太阳辐射的功率为P′=1k

【专家解说】:已知:太阳能电池板面积S=8m 2 ,太阳辐射的功率为P′=1kW,最高时速v=72km/h.转化效率最高约为η=15%,太阳能电池车的质量m=750kg,平均阻力f=0.02G,时间t=2h=7200s.
求:(1)太阳能汽车2小时所能行驶的路程s=?;(2)太阳能电池板能获取的能量W=?.
(1)∵v= s t
∴太阳能汽车2小时所能行驶的路程:
s=vt=72km/h×2h=144km=1.44×10 5 m;
(2)∵在晴朗的白天,地球表面每平方米能接收到太阳辐射的功率为1kW,
∴8m 2 的太阳能电池板能接收到太阳辐射的功率为P=8×1kW=8kW=8000W,
∴太阳能电池板能获取的能量:
W=Pt=8000W×7200s=5.76×10 7 J;
(3)太阳能电池的能量转化的机械能:
W 1 =5.76×10 7 J×15%=8.64×10 6 J,
太阳能电池车的重力G=mg=750kg×10N/kg=7500N,
车辆行驶过程中的平均阻力(即车的牵引力):F=f=0.02G=0.02×7500N=150N,
车辆行驶两小时做的功:W 2 =Fs=150N×1.44×10 5 m=2.16×10 7 J,
W 1 <W 2 ,所以,获取的太阳能根本不可能供电池车行驶2小时,报道不真实.
答:(1)太阳能汽车2小时所能行驶的路程1.44×10 5 m;
(2)这段时间内太阳能电池板能获取的能量5.76×10 7 J;
(3)获取的太阳能根本不可能供电池车行驶2小时,报道不真实.
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