题目内容

6．阅读下面的短文，回答问题．
太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放．有效地减小了对环境的污染．某太阳能汽车，其前风窗玻璃和顶盖玻璃皆采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成，车身轻便灵活．电池完全由太阳能供能-通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能．车上太阳能电池板的有效面积为10m2，它正对太阳时电池能够产生100V的电压，并对车上电动机提供20A的电流，电动机最大可获得1600W的机械功率．太阳光照射到地面上1平方米面积上的辐射功率1.0×103W．该车加速性能优越，从静止开始加速100m的路程最短仅需5s．
（1）车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的紫外线；太阳能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源．
（2）该太阳能汽车在设计时充分利用了流体力学的知识．如图甲所示，当汽车行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气速度大，此时，上方空气压强比下方空气压强小（选填“大”或“小”）；该太阳能汽车从静止加速100m路程的过程中可以达到的最大平均速度为20m/s．
（3）该太阳能汽车电池的输出功率为2000W，将太阳能转化为电能的效率为20%．
（4）若该汽车在水平路面上以最大机械功率P运动，一段时间后再将功率减小到P1，并保持此功率运动，其运动的速度时间图线如图乙所示，设运动过程中小车所受阻力恒定不变；则该车运动时所受阻力为160N，功率P1=960W．
（5）该太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减小了制动距离．通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：
实验次数12345
速度/（m•s-1）23456
制动距离/m0.531.202.133.334.80
请在图丙中描点作出s-v2图象．根据图象反映的规律可知，当轿车速度为4.5m/s时对应的制动距离是2.7m．

分析 （1）新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源．新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能以及用于核能发电的核燃料等能源；不透明物体的颜色由它反射的色光决定，深颜色的物体能吸收各种颜色不同的色光．玻璃可以阻挡阳光中的紫外线．
（2）根据流体的压强与流速的关系来解答；根据v=$\frac{s}{t}$计算平均速度；
（3）电池的输出功率可利用公式P=UI来进行计算．太阳能转化为电能的效率就是得到的电能占从太阳获得总辐射能量的百分比．
（4）由图象求出车的速度，由公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv及其变形公式求功率及车受到的阻力．
（5）根据表中数据，先画点，再连线；由对表格中速度和制动距离的关系的分析我们可以得出制动距离应与速度的平方成正比，则可得速度为4.5m/s时的制动距离．

解答 解：（1）太阳能是新近利用或正在着手开发的能源，属于新能源，太阳能也属于可再生资源；深颜色的物体能吸收各种颜色不同的色光，所以太阳能电池板一般设计成深颜色．深车窗玻璃能有效防止来自太阳的辐射，主要是能阻挡太阳光中的紫外线．
（2）行驶的汽车上方的空气流速大、压强小，下方流速小、压强大，就会产生一个向上的压力差；
最大平均速度为v=$\frac{s}{t}$=$\frac{100m}{5s}$=20m/s；
（3）电池的输出功率：P电池=UI=100V×20A=2000W；
太阳光照射的辐射功率为；P太阳=1.0×103W/m2×10m2=1×104W；
太阳能转化为电能的效率：η=$\frac{{P}_{电池}}{{P}_{太阳}}$×100%=$\frac{2000W}{1×1{0}^{4}W}$×100%=20%；
（4）由图乙所示可知，车以最大机械功率P运动时的速度为10m/s，
由P=$\frac{W}{t}$，W=Fs，v=$\frac{s}{t}$得，P=Fv，
所以牵引力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1600W}{10m/s}$=160N，
车做匀速运动，所受阻力f=F=160N，
车的功率P1=F1v=fv=160N×6m/s=960W；
（5）根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度的平方，纵坐标为距离．如图所示：

通过对1、2、4、5的分析可知速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系．故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比：
则由$\frac{（3m/s）^{2}}{1.2m}$=$\frac{（4.5m/s）^{2}}{s}$，
解得：4.5m/s的制动距离为2.7m．
当轿车速度为4.5m/s时对应的制动距离约是2.7m．
故答案为：（1）紫外线；可再生；（2）小；20；（3）2000；20%；（4）160；960；（5）2.7．

点评 本题以太阳能汽车为背景中，考查了多个物理知识点，包括压强的计算、能量的转化、效率的公式、功率的公式等，同时还考查了我们对图象的处理能力，综合性很强，有一定的难度，值得我们关注．

练习册系列答案
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时间/min0246810121416
温度/℃899193959799999999
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