为保护环境,我国政府正大力推广电动小轿车。
(1)电动小轿车的自动大灯光控开关采用光敏电阻控制,在开车时遇到光线变暗时(如进入隧道),大灯就会自动开启;当光线充足时自动关闭。某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表:
照度/lx | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 |
电阻/kΩ | 75 | 40 | 28 | 23 | 20 | 18 |
如图所示为汽车自动照明系统的简化电路,电源电压3.0V,当光线照度降低至1.0lx时,测得ab两端的电压为2.0V,则定值电阻R1= kΩ,此时光敏电阻RP的电功率为 W。
(2)现有一辆牵引功率为1.5×104W的电动小轿车,在平直路面上以v=72km/h的速度匀速行驶,它所受阻力的大小是 N。
设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需的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,球面面积计算公式为S0=4πr2(r为球的半径),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%]。
解析:
(1)根据表格读出当光线照度降低至1.0lx时RP的电阻为20kΩ=20000Ω,此时电路的电流为:
根据串联电路电压的规律知,定值电阻两端的电压为:
U1=U﹣UP=3V﹣2V=1V,
定值电阻R1的电阻为:
该条件下光敏电阻Rp的电功率为:
P=UPI=2V×1×10﹣4A=2×10﹣4W;
(2)汽车行驶的速度:
v=72km/h=20m/s,
牵引力为:
因汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,汽车所受阻力f=F=750N;
地面上每平方米面积接收太阳辐射功率
因该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%,所以
PS板×15%=P电,即
解得:
S板≈100.93m2。
即:
(1)10;2×10﹣4;
(2)750;
(3)所需的太阳能电池板的最小面积约为100.93m2。
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