Question

有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源．此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机 供电，电动机为汽车提供动力．某辆这种类型的环保汽车，总质量为3×10³ kg，汽车轮胎与  地面的总接触面积为0.1m²．当它在永平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为300V，汽车所受阻力为车重的0.04倍．（g取10N/kg）

（1）汽车对路面的压强多大？

（2）若该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为4：5，则该车匀速前进的速度多大？

（3）如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议，已知太阳辐射的总功率为4×10²⁶W，太阳到地球的距离为1.5×10¹¹m，半径为r的球其表面积为4πr²．太阳光传播到地面的过程中，设有29.35%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15%．

Answer 1

（1）汽车总重：

G=mg=3×10³kg×10N/kg=3×10⁴N，

汽车对地面的压力：

F=G=3×10⁴N，

汽车对地面的压强：

p===3×10⁵Pa；

（2）汽车电动机的电功率：

P_电=UI=300V×50A=15000W，

电动机的机械功率：

P_机=P_电×=15000W×=12000W，

∵P=Fv，

∴v===10m/s；

（3）地面上每平方米面积接受太阳辐射功率：

P₀==1000W/m²，

由题意知，15%P₀S_板=P_电，

∴S_板===100m²；

建议：提高太阳能电池光电转化率．

答：（1）汽车对路面的压强为3×10⁵Pa；

（2）该车匀速前进的速度为10m/s；

（3）所需的太阳能电池板的最小面积为100m²；提高太阳能电池光电转化率．