Question

有一種環保汽車，以蓄電池為驅動能源．此環保汽車運動時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為汽車提供動力．某輛這種類型的環保汽車，總質量為3×10³ kg，汽車輪胎與地面的總接觸面積為0.1 m²．當它在永平路面上勻速行駛時，電動機工作電流為50 A，工作電壓為300 V，汽車所受阻力為車重的0.04倍．(g取10 N/kg)

(1)汽車對路面的壓強多大？

(2)若該汽車用于牽引汽車前進的機械功率和電動機電功率的比值為4：5，則該車勻速前進的速度多大？

(3)如果改用太陽能電池給車上的電動機供電，其它條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積．結合計算結果對該設想中的太陽能汽車寫出一條改進建議，已知太陽輻射的總功率為4×10²⁶ W，太陽到地球的距離為1.5×10¹¹ m，半徑為r的球其表面積為4 πr²．太陽光傳播到地面的過程中，設有29.35％的能量損耗．該車所用太陽能電池將太陽能轉化為電能的效率為15％．

Answer 1

答案：
解析：

分析：(1)知道汽車的總質量，利用重力公式G＝mg求汽車總重，知道受力面積，利用壓強公式p＝求汽車對路面的壓強； 　　(2)知道電動機工作電流和工作電壓，利用P＝UI求汽車電動機的電功率，知道該汽車用于牽引汽車前進的機械功率和電動機電功率的比值，可求電動機的機械功率，求出牽引力大小，利用P＝Fv求該車勻速前進的速度； 　　(3)利用P0＝求出地面上每平方米面積接受太陽輻射功率，由題知，15％P0S板＝P電，據此求所需的太陽能電池板的最小面積； 　　建議可從提高太陽能電池光電轉化率、減小車的質量、提高電動機效率等方面說明． 　　解答：解： 　　(1)汽車總重： 　　G＝mg＝3×103 kg×10 N/kg＝3×104 N， 　　汽車對地面的壓力： 　　F＝G＝3×104 N， 　　汽車對地面的壓強： 　　p＝＝＝3×105 Pa； 　　(2)汽車電動機的電功率： 　　P電＝UI＝300 V×50 A＝15000 W， 　　電動機的機械功率： 　　P機＝P電×＝15000 W×＝12000 W， 　　∵P＝Fv， 　　∴v＝＝＝10 m/s； 　　(3)地面上每平方米面積接受太陽輻射功率： 　　P0＝＝1000 W/m2， 　　由題意知，15％P0S板＝P電， 　　∴S板＝＝＝100 m2； 　　建議：提高太陽能電池光電轉化率． 　　答：(1)汽車對路面的壓強為3×105 Pa； 　　(2)該車勻速前進的速度為10 m/s； 　　(3)所需的太陽能電池板的最小面積為100 m2；提高太陽能電池光電轉化率． 　　點評：本題以環保汽車為背景，考查了壓強的計算、功率的計算、速度的計算，根據題意求出地面上每平方米面積接受太陽輻射功率是本題的關鍵，也是難點．

提示：

考點：壓強的大小及其計算；速度的計算；能量利用效率；電功率的計算．