某型号排量为1.6L轿车的额定功率为80kW．当轿车以60km/h的速度水平匀速行驶100km，耗油量是10L．假设汽油
某型号排量为1.6L轿车的额定功率为80kW．当轿车以60km/h的速度水平匀速行驶100km，耗油量是10L．假设汽油机的效率是30%，燃油完全燃烧，燃油的热值为q=4×107J/kg，燃油的密度0.8×103kg/m3．
（1）当轿车以上述速度水平匀速行驶时，汽车的牵引力多大？
（2）目前一种由中空且多壁的碳纳米管组成的一层纤薄涂层的新材料，吸光率达99%，如果这种超黑材料应用于新型太阳能电池板，给该轿车供电，那么，阳光直射的时间只要几个小时就可以供汽车按（1）小题所述的状态行驶10km？（最后结果保留两位有效数字）设新型太阳能电池板的光电转换效率为50%，面积1.5m2．已知日地间距离1.5×1011m，太阳辐射的总功率P0=4×1026W，球体表面S=4πR2．
（1）当轿车以上述速度水平匀速行驶时，汽车的牵引力多大？
（2）目前一种由中空且多壁的碳纳米管组成的一层纤薄涂层的新材料，吸光率达99%，如果这种超黑材料应用于新型太阳能电池板，给该轿车供电，那么，阳光直射的时间只要几个小时就可以供汽车按（1）小题所述的状态行驶10km？（最后结果保留两位有效数字）设新型太阳能电池板的光电转换效率为50%，面积1.5m2．已知日地间距离1.5×1011m，太阳辐射的总功率P0=4×1026W，球体表面S=4πR2．
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解题思路：（1）知道轿车以60km/h的速度水平匀速行驶100km消耗燃油的体积，根据密度公式求出消耗燃油的质量，根据Q放=mq和效率公式求出获得的有用功，根据W=Fs求出牵引力的大小；
（2）先求出地球的表面，然后求出地面上每平方米得到的太阳辐射功率，进一步求出太阳能电池板获得的太阳辐射功率，利用效率公式求出太阳能电池板获得的电能的功率，根据W=Fs求出汽车行驶10km需要的电能，最后W=Pt求出阳光直射的时间．
（2）先求出地球的表面，然后求出地面上每平方米得到的太阳辐射功率，进一步求出太阳能电池板获得的太阳辐射功率，利用效率公式求出太阳能电池板获得的电能的功率，根据W=Fs求出汽车行驶10km需要的电能，最后W=Pt求出阳光直射的时间．
（1）轿车以60km/h的速度水平匀速行驶100km，耗油量V=10L=10dm3=10-2m3，
由ρ=[m/V]可得，消耗燃油的质量：
m=ρV=0.8×103kg/m3×10-2m3=8kg，
消耗燃油产生的热量：
Q放=mq=8kg×4×107J/kg=3.2×108J，
由η=[W
Q放×100%可得，消耗燃油获得的有用功：
W=Q放η=3.2×108J×30%=9.6×107J，
由W=Fs可得，汽车牵引力的大小：
F=
W/s]=
9.6×107J
100×103m=960N；
（2）地球的表面为：
S0=4πR2=4×3.14×（1.5×1011m）2=2.826×1023m2，
地面上每平方米得到的太阳辐射功率：
P0=
P0
S0，
太阳能电池板获得的太阳辐射功率：
P=P0S=
P0
S0S=
4×1026W
2.826×1023m2×1.5m2≈2123.14W，
太阳能电池板获得的电能的功率：
P电=Pη电=2123.14W×50%=1061.57W，
汽车行驶10km需要的电能：
W电=Fs′=960N×10×103m=9.6×106J，
由W=Pt可得，阳光直射的时间：
t=
W电
P电=
9.6×106J
1061.57W≈9051.74s≈2.50h．
答：（1）当轿车以上述速度水平匀速行驶时，汽车的牵引力为960N；
（2）阳光直射的时间只要2.50h小时就可以供汽车按（1）小题所述的状态行驶10km．
点评：
本题考点： 电功与热量的综合计算；超纲知识．
考点点评： 本题考查了密度公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式、做过公式、电功公式等综合的应用，关键是从题干中获得的有用的信息，计算过程要注意单位的换算．
1年前
7
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1年前3个回答
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