Question

3．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）已知一物体在恒力F下匀速直线运动时功率与速度存在P=FV的关系．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．

Answer 1

分析 （1）玻璃可以阻挡阳光中的紫外线；在短期内可以再生的能源是可再生能源．
（2）流体的流速大，压强小；而后结合平均速度公式可以求出平均速度．
（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．

解答 解：（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；太阳能在短期内是可以再生的，所以是可再生能源；
（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；
故答案为：（1）紫外线；可再生；（2）小；20；（3）2000；20%；（4）160；960．

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．