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4×10²⁶ W，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

【答案】

汽车对路面的压强3.0×10⁵Pa；该车匀速前进的速度为10m/s；所需的太阳能电池板的最小面积100m²；改进建议：①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提高电动机效率等

【解析】（1）由题意得，P=F/s=G/s=mg/s=3.0×10³kg×10N/kg/0.1m²=3.0×10⁵Pa；

（2）由题意得，电动机电功率P_电=UI=300V×50A=1.5×10⁴W，P_机：P_电=4:5，得P_机=1.2×10⁴W；汽车动力与摩擦力为一对平衡力，则P_机=F_动v=f_摩v=0.04mgv=0.04×3.0×10³kg×10N/kg×v解得：v=10m/s；

（3）地球表面单位面积太阳能功率P_地=（1-29. 35%）×15%×P_总/4πr²=（1-29. 35%）×15%×4×10²⁶ W/4×3.14×(1.5×10¹¹m)²=150w/m²，S=P_电/P_地=1.5×10⁴/150w/m²=100m²；

改进建议：①提高太阳能电池光电转化率、②减小车的质量、③提高电动机效率等。