Question

17．閱讀短文，回答問題：
太陽能汽車利用太陽能來驅(qū)動，真正實現(xiàn)了零排放，有效地減少了對環(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，它正對太陽時電池能夠產(chǎn)生100V的電壓，并對車上電動機提供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，汽車在運動時，被轉(zhuǎn)換的太陽能被直接送到發(fā)動機控制系統(tǒng)；當(dāng)汽車不運動時，太陽能將通過太陽能電池板儲存在蓄電池內(nèi)．
這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時，受到的牽引力為90N．
（1）當(dāng)車上載有1500N的人和物品時，則汽車對地面的壓強為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)動發(fā)動機時，蓄電池釋放（選填“儲存”或“釋放”）能量．
（3）若太陽光照射到地面時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，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，利用壓強公式p=$\frac{F}{S}$可直接計算汽車對地面的壓強；
（2）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．蓄電池可以儲存能量，在使用地向外釋放；
（3）電池的輸出功率可利用公式P=UI來進行計算．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)化為機械能的效率可計算出其機械功率，再根據(jù)公式P=Fv可得出汽車運行的速度．

解答 解：（1）汽車的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N，
汽車對地面的壓強：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)動發(fā)動機時，蓄電池釋放能量來為汽車提供動力；
（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)化為機械能的效率為75%，
則機械能的功率為：P_機械=P_電池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得，
v=$\frac{{P}_{機械}}{F}$=$\frac{630W}{90N}$=7m/s；
故答案為：（1）2.5×10⁵；（2）釋放；（3）840；14%；（4）7．

點評 本題以太陽能汽車為背景中，考查了多個物理知識點，包括壓強的計算、能量的轉(zhuǎn)化、效率的公式、功率的公式等，綜合性很強，有一定的難度，值得我們關(guān)注．