Question

17．閱讀短文，回答問題：
太陽能汽車?yán)�用太陽能來�?qū)動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)了零排放，有效地減少了對(duì)環(huán)境的污染，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益蓬勃．
某太陽能汽車，質(zhì)量為350kg，車輪與地面的總接觸面積為2.0×10^-2m²，頂部安裝了太陽能電池板．太陽能電池板的有效面積為6m²，它正對(duì)太陽時(shí)電池能夠產(chǎn)生100V的電壓，并對(duì)車上電動(dòng)機(jī)提供8.4A的電流．太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．一般情況下，汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，被轉(zhuǎn)換的太陽能被直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；當(dāng)汽車不運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽能將通過太陽能電池板儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)．
這輛汽車的電動(dòng)機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時(shí)，受到的牽引力為90N．
（1）當(dāng)車上載有1500N的人和物品時(shí)，則汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)為2.5×10⁵Pa．（g=10N/kg）
（2）當(dāng)太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池釋放（選填“儲(chǔ)存”或“釋放”）能量．
（3）若太陽光照射到地面時(shí)單位面積上的輻射功率為1.0×10³W/m²，則電池的輸出功率為840W，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為14%．
（4）當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時(shí)，速度為7m/s．

Answer 1

分析 （1）知道壓力（車和人、物品的總重力）和受力面積，利用壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$可直接計(jì)算汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．蓄電池可以儲(chǔ)存能量，在使用地向外釋放；
（3）電池的輸出功率可利用公式P=UI來進(jìn)行計(jì)算．太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率就是得到的電能占從太陽獲得總輻射能量的百分比；
（4）根據(jù)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率可計(jì)算出其機(jī)械功率，再根據(jù)公式P=Fv可得出汽車運(yùn)行的速度．

解答 解：（1）汽車的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N，
汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3500N+1500N}{2.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2.5×10⁵Pa；
（2）太陽能電池板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池釋放能量來為汽車提供動(dòng)力；
（3）電池的輸出功率：P_電池=UI=100V×8.4A=840W；
太陽光照射的輻射功率為；P_太陽=1.0×10³W/m²×6m²=6×10³W；
太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=$\frac{{P}_{電池}}{{P}_{太陽}}$=$\frac{840W}{6.0×1{0}^{3}W}$×100%=14%；
（4）電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，
則機(jī)械能的功率為：P_機(jī)械=P_電池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得，
v=$\frac{{P}_{機(jī)械}}{F}$=$\frac{630W}{90N}$=7m/s；
故答案為：（1）2.5×10⁵；（2）釋放；（3）840；14%；（4）7．

點(diǎn)評(píng) 本題以太陽能汽車為背景中，考查了多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)，包括壓強(qiáng)的計(jì)算、能量的轉(zhuǎn)化、效率的公式、功率的公式等，綜合性很強(qiáng)，有一定的難度，值得我們關(guān)注．