Question

2．如圖甲為一款太陽能汽車的概念車，它通過安裝在車頂和前端的硅太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并驅(qū)動汽車前進；玻璃采用防太陽輻射的層壓玻璃制作而成．
（1）若該車身的材料要求強度高且輕便，則表中最理想的材料是碳纖維；

材料	錳鋼	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強度）	強	較弱	較強	強
密度/kg•m-1	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

（2）若該車質(zhì)量是450千克，車上載有人和物品質(zhì)量共為150千克，車輪與地面的總接觸面積為2.0×10^-2米²，該汽車對水平地面的壓強為多大？
（3）若該汽車保持一定的輸出功率在水平路面上行駛，運動過程的牽引力-速度關(guān)系圖象如圖乙，則汽車以60千米/時的速度勻速行駛30分鐘，發(fā)動機所做的功為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表格中材料的性能進行分析判斷；
（2）該汽車對水平地面的壓力等于車和人、貨物的重力之和，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出該汽車對水平地面的壓強；
（3）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出汽車勻速行駛的路程，由圖乙可知汽車的牽引力，根據(jù)W=Fs求出發(fā)動機所做的功．

解答 解：（1）若該車身的材料要求強度高且輕便，則根據(jù)表中信息可知，碳纖維性能最強，密度最小，因此最理想的材料是碳纖維；
（2）該汽車對水平地面的壓力：
F=G_總=（m_車+m_人和物）g=（450kg+150kg）×10N/kg=6000N，
該汽車對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6000N}{2.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=3×10⁵Pa；
（3）由v=$\frac{s}{t}$可得，汽車勻速行駛的路程：
s=vt=60km/h×$\frac{30}{60}$h=30km=3×10⁴m，
由圖乙可知，速度為60km/h時，汽車的牽引力F′=300N，
則發(fā)動機所做的功：
W=F′s=300N×3×10⁴m=9×10⁶J．
答：（1）碳纖維；
 （2）該汽車對水平地面的壓強為3×10⁵Pa；
（3）汽車以60千米/時的速度勻速行駛30分鐘，發(fā)動機所做的功為9×10⁶J．

點評 本題考查了重力公式和壓強公式、速度公式、做功公式的應用，從表格和圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．