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21. 某电磁波的波形如图所示，则该电磁波的波长是
0.04
m，在真空中的传播速度为$3×10^{8}$
m/s.
答案：
21. 0.04 $3×10^{8}$
22. 如图所示是某研究小组精心设计的一种机械，高处的水通过左侧的管道向下流动，水流冲击叶片，叶片的转动带动砂轮转动，就可以打磨需要的工件，同时带动右侧的抽水器将水从低处抽到高处，继续向下流动，从而永不停歇. 你认为这种机械是否能够一直工作下去，请说明原因：
不能；当高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为内能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，它不会“永动下去”
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答案：
22. 不能；当高处的水流冲击叶片转动对外做功时，因为摩擦等原因，有部分机械能转化为内能，从高处流下的水不可能全部被抽回原高度，它不会“永动下去”
三、解答题（共 16 分）
23. （8 分）如图是利用太阳能电池工作的一种新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为 8m²，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为 1000J，太阳能电池提供的电压为 120V，可供电动机正常工作的电流为 10A.
（1）电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是 80％，且该车沿水平路面匀速行驶时受到的阻力为 150N，则该车匀速行驶的速度是多少？
（3）上述电动机正常工作 42min，损耗的能量全部被初温为 25℃、质量为 6kg 的水吸收，则水升高的温度为多少？[c_水 = 4.2×10³J/(kg·℃)]
23. （8 分）如图是利用太阳能电池工作的一种新型动力车，它上面的太阳能接收板的有效面积为 8m²，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为 1000J，太阳能电池提供的电压为 120V，可供电动机正常工作的电流为 10A.
（1）电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
（2）若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是 80％，且该车沿水平路面匀速行驶时受到的阻力为 150N，则该车匀速行驶的速度是多少？
（3）上述电动机正常工作 42min，损耗的能量全部被初温为 25℃、质量为 6kg 的水吸收，则水升高的温度为多少？[c_水 = 4.2×10³J/(kg·℃)]
答案：
23. 解：
(1)太阳能电池 1s 输出的电能
$W = UIt = 120V×10A×1s = 1200J$，
太阳能电池板 1s 接收的能量
$E = 1000J/(m^{2}· s)×8m^{2}×1s = 8000J$，
电池将太阳能转化为电能的效率
$\eta=\frac{W}{E}=\frac{1200J}{8000J}=15\%$。
(2)若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是 80%，则 1s 转化的机械能
$W_{机}=W\eta = 1200J×80\% = 960J$，
电动机的输出功率 $P=\frac{W_{机}}{t}=\frac{960J}{1s}=960W$，
因为该车沿水平路面匀速行驶，所以牵引力 $F = f = 150N$，根据 $P = Fv$ 可得，该车匀速行驶的速度
$v=\frac{P}{F}=\frac{960W}{150N}=6.4m/s$。
(3)电动机正常工作 42min 消耗的电能
$W' = UIt' = 120V×10A×42×60s = 3.024×10^{6}J$，
将电能转化为机械能时损耗的能量
$W_{损}=(1 - 80\%)W' = 20\%×3.024×10^{6}J = 6.048×10^{5}J$，
根据题意可知，损耗的能量全部被水吸收，由 $Q_{吸}=cm\Delta t$ 可知，水升高的温度
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{W_{损}}{c_{水}m}=\frac{6.048×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)×6kg}=24^{\circ}C$。
(1)太阳能电池 1s 输出的电能
$W = UIt = 120V×10A×1s = 1200J$，
太阳能电池板 1s 接收的能量
$E = 1000J/(m^{2}· s)×8m^{2}×1s = 8000J$，
电池将太阳能转化为电能的效率
$\eta=\frac{W}{E}=\frac{1200J}{8000J}=15\%$。
(2)若电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是 80%，则 1s 转化的机械能
$W_{机}=W\eta = 1200J×80\% = 960J$，
电动机的输出功率 $P=\frac{W_{机}}{t}=\frac{960J}{1s}=960W$，
因为该车沿水平路面匀速行驶，所以牵引力 $F = f = 150N$，根据 $P = Fv$ 可得，该车匀速行驶的速度
$v=\frac{P}{F}=\frac{960W}{150N}=6.4m/s$。
(3)电动机正常工作 42min 消耗的电能
$W' = UIt' = 120V×10A×42×60s = 3.024×10^{6}J$，
将电能转化为机械能时损耗的能量
$W_{损}=(1 - 80\%)W' = 20\%×3.024×10^{6}J = 6.048×10^{5}J$，
根据题意可知，损耗的能量全部被水吸收，由 $Q_{吸}=cm\Delta t$ 可知，水升高的温度
$\Delta t=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m}=\frac{W_{损}}{c_{水}m}=\frac{6.048×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg·^{\circ}C)×6kg}=24^{\circ}C$。
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