环保汽车将为2008年奥运会场馆服务.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300

◎ 题目

环保汽车将为2008年奥运会场馆服务.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300V.在此行驶状态下:
(1)求驱动电机的输入功率P
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P,求汽车所受阻力与车重的比值(g取10m/s2);
(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需太阳能电池板的最小面积.结合计算结果,简述你对该设想的思考.
已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离r=1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%.

◎ 答案

(1)驱动电机的输入功率 P=IU=1.5×104W
故驱动电机的输入功率P=1.5×104W.
(2)在匀速行驶时:P=0.9P=Fv=fv,故有:f=
0.9P
v
,v=36km/h=10m/s,
带入数据得汽车所受阻力与车重之比为:
f
mg
=0.045

故汽车所受阻力与车重的比值为0.045.
(3)当阳光垂直电磁板入射式,所需板面积最小,设其为S,距太阳中心为r的球面面积:S0=4πr2
若没有能量的损耗,太阳能电池板接受到的太阳能功率为P′,则
P′
P0
=
S
S0
      ①
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P,P=(1-30%)P/②
所以由①②可得:
P
P0(1-30%)
=
S
S0

由于P=15%P,所以电池板的最小面积S=
PS0
0.7P0
=
r2P
0.15×0.7×P0
≈101m2
故所需最小面积为101m2
分析可行性并提出合理的改进建议:现在还不能达到设计要求,要进一步提高太阳能电池转化率,减小车的质量,提高电动机效率.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“环保汽车将为2008年奥运会场馆服务.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量m=3×103kg.当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时,驱动电机的输入电流I=50A,电压U=300…”主要考查了你对  【平均功率和瞬时功率的区别】,【电功】,【电功率】,【能量守恒定律、第一类永动机】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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