试题

太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型机动车．有一辆太阳能实验车，它上面的太阳能电池的接收板的有效面积为S=8m²，天气晴朗且接收板对着太阳时，能够接收到的太阳能的功率为P₀=10³ W/m²，太阳能电池输出的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=10A．求：
（1）在电动机正常工作时，功率是多少？
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大？
（3）若上述由太阳能电池供电的电动机正常工作时，电能的80%转化为机械能，且输出功率恒定．现用它通过一个滑轮组将质量m=100kg的重物匀速提升，如图所示，电机对绳子的拉力为500N，并在5s钟内将重物匀速提升了3.2m．通过计算（要有具体过程）在图中方框内画出滑轮组的绕绳方法．（g=10N/kg）

解：（1）电动机工作时的功率P₁=UI=120V×10A=1200W．
（2）能接收到太阳的功率P₂=P₀S=1000W×8=8000W，
所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是η=

P1

P2

×100%=

1200W

8000W

×100%=15%．
（3）电动机的输出功率P=1200W×80%=960W，
P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，则电动机提升绳子的速度v=

P

F

=

960W

500N

=1.92m/s，
∵v=

s

t

，∴在t=5s内绳子自由端移动的剧烈s=vt=1.92m/s×5s=9.6m，
绳子自由端移动的距离是物体上升高度的n=

s

h

=

6.6m

3.2m

=3倍，
则滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组如图所示．
答：（1）电动机工作时的功率为1200W；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（3）滑轮组如图所示．
解：（1）电动机工作时的功率P₁=UI=120V×10A=1200W．
（2）能接收到太阳的功率P₂=P₀S=1000W×8=8000W，
所以太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是η=

P1

P2

×100%=

1200W

8000W

×100%=15%．
（3）电动机的输出功率P=1200W×80%=960W，
P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，则电动机提升绳子的速度v=

P

F

=

960W

500N

=1.92m/s，
∵v=

s

t

，∴在t=5s内绳子自由端移动的剧烈s=vt=1.92m/s×5s=9.6m，
绳子自由端移动的距离是物体上升高度的n=

s

h

=

6.6m

3.2m

=3倍，
则滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组如图所示．
答：（1）电动机工作时的功率为1200W；
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是15%．
（3）滑轮组如图所示．