Question

【題目】有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源．此環(huán)保汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，蓄電池為車上的電動(dòng)機(jī) 供電，電動(dòng)機(jī)為汽車提供動(dòng)力．某輛這種類型的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為3×103 kg，汽車輪胎與 地面的總接觸面積為0.1m2 ． 當(dāng)它在水平路面上勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作電流為50A，工作電壓為300V，汽車所受阻力為車重的0.04倍．（g取10N/kg）
（1）汽車對路面的壓強(qiáng)多大？
（2）若該汽車用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率和電動(dòng)機(jī)電功率的比值為4：5，則該車勻速前進(jìn)的速度多大？
（3）如果改用太陽能電池給車上的電動(dòng)機(jī)供電，其它條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積．結(jié)合計(jì)算結(jié)果對該設(shè)想中的太陽能汽車寫出一條改進(jìn)建議，已知太陽輻射的總功率為4×1026W，太陽到地球的距離為1.5×1011m，半徑為r的球其表面積為4πr2 ． 太陽光傳播到地面的過程中，設(shè)有29.35%的能量損耗．該車所用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為15%．

Answer 1

【答案】
（1）解：汽車總重：

G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N，

汽車對地面的壓力：

F=G=3×104N，

汽車對地面的壓強(qiáng)：

p= = =3×105Pa

（2）解：汽車電動(dòng)機(jī)的電功率：

P電=UI=300V×50A=15000W，

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：

P機(jī)=P電× =15000W× =12000W，

∵P=Fv，

∴v= = =10m/s

（3）解：地面上每平方米面積接受太陽輻射功率：

P0= =1000W/m2，

由題意知，15%P0S板=P電，

∴S板= = =100m2；

建議：提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率

【解析】（1）知道汽車的總質(zhì)量，利用重力公式G=mg求汽車總重，知道受力面積，利用壓強(qiáng)公式p= 求汽車對路面的壓強(qiáng)；（2）知道電動(dòng)機(jī)工作電流和工作電壓，利用P=UI求汽車電動(dòng)機(jī)的電功率，知道該汽車用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率和電動(dòng)機(jī)電功率的比值，可求電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率，求出牽引力大小，利用P=Fv求該車勻速前進(jìn)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(jù)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(zhuǎn)化率、減小車的質(zhì)量、提高電動(dòng)機(jī)效率等方面說明．
【考點(diǎn)精析】利用壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算和電功率的計(jì)算公式對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．