Question

17．阅读短文，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，有效地减少了对环境的污染，其产业的发展日益蓬勃．
某太阳能汽车，质量为350kg，车轮与地面的总接触面积为2.0×10^-2m²，顶部安装了太阳能电池板．太阳能电池板的有效面积为6m²，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8.4A的电流．太阳能电池板将太阳能转化为电能．一般情况下，汽车在运动时，被转换的太阳能被直接送到发动机控制系统；当汽车不运动时，太阳能将通过太阳能电池板储存在蓄电池内．
这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为90N．
（1）当车上载有1500N的人和物品时，则汽车对地面的压强为2.5×10⁵Pa．（g=10N/kg）
（2）当太阳能电池板不能提供足够的能量来驱动发动机时，蓄电池释放（选填“储存”或“释放”）能量．
（3）若太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×10³W/m²，则电池的输出功率为840W，将太阳能转化为电能的效率为14%．
（4）当汽车在水平面上匀速行驶时，速度为7m/s．

Answer 1

分析 （1）知道压力（车和人、物品的总重力）和受力面积，利用压强公式p=$\frac{F}{S}$可直接计算汽车对地面的压强；
（2）太阳能电池板将太阳能转化为电能．蓄电池可以储存能量，在使用地向外释放；
（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）根据电能转化为机械能的效率可计算出其机械功率，再根据公式P=Fv可得出汽车运行的速度．

解答 解：（1）汽车的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N，
汽车对地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3500N+1500N}{2.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2.5×10⁵Pa；
（2）太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，当太阳能电池板不能提供足够的能量来驱动发动机时，蓄电池释放能量来为汽车提供动力；
（3）电池的输出功率：P_电池=UI=100V×8.4A=840W；
太阳光照射的辐射功率为；P_太阳=1.0×10³W/m²×6m²=6×10³W；
太阳能转化为电能的效率：η=$\frac{{P}_{电池}}{{P}_{太阳}}$=$\frac{840W}{6.0×1{0}^{3}W}$×100%=14%；
（4）电能最终转化为机械能的效率为75%，
则机械能的功率为：P_机械=P_电池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得，
v=$\frac{{P}_{机械}}{F}$=$\frac{630W}{90N}$=7m/s；
故答案为：（1）2.5×10⁵；（2）释放；（3）840；14%；（4）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，综合性很强，有一定的难度，值得我们关注．