Question

5．阅读短文，回答问题：
2014年1月14日21时45分，在北京航天飞行控制中心控制下，“玉兔号”月球车对脚下月壤成功实施首次月面科学探测．
“玉兔号”体重140kg，能“眼观六路”“耳听八方”，周身金光闪闪，耀眼夺目．她的肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板，好似“黄金甲”上的披风．她的腿部是六个轮状的移动装置，好似哪咤脚下的“风火轮”．身披“黄金甲”，目的不是为好看，而是为了降低昼夜温差，同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射．所有这一切，都是为了支持和保护月球车的腹中“秘器”──红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器．月球车是通过太阳能电池提供能量，利用电动机来驱动的．
（1）月球车“眼观六路”“耳听八方”是通过电磁波的传输与接收实现的．红外成像光谱仪是利用红外线（红光/红外线）来工作的．
（2）物体在月球上受到的重力只有地球上的六分之一，则在月球上时“玉兔号”的质量为140kg，重力为233.3N．（地球上g取10N/kg）
（3）“黄金甲”由特殊材料制成，它应具有很好的隔热性（透明度/导电性/隔热性）；而且白天能更好地吸收（吸收/反射）太阳光；从而有效降低昼夜温差．
（4）月球车的电动机运行时，有一部分电能转化为内能，但这部分内能却无法自动转化为电能，这是因为能量的转化和转移具有方向性．电动机的工作原理是利用通电导体在磁场中受力运动．
（5）若太阳光照射到太阳能电池板上的辐射功率为2.2kW．电池产生的电压为110V，并对车上的电动机提供5A的电流．则太阳能电池将太阳能转化电能的效率是25%．如果该月球车中的电动机正常工作时将电能最终转化为机械能的效率为80%，当月球车在水平月面上匀速行驶时，受到的牵引力为880N，则月球车行驶的速度为0.5m/s．

Answer 1

分析 （1）真空不能传声，电磁波可以在真空中传播；红外成像光谱仪是利用红外线来工作的．
（2）质量是指物体所含物质的多少，与形状、状态、空间位置无关；
根据G=mg求出在地球上受到的重力，根据月球上引力的大小为地球上引力的$\frac{1}{6}$求出在月球上受到的重力．
（3）知道“黄金甲”是两片可以打开的太阳能电池帆板，则根据太阳能电池帆板的作用即可回答．
（4）知道能量转化的方向性特点，通电导线在磁场中受力的作用，即通电能动，电动机就是利用该原理制成的；
（5）已知电池板上的辐射功率（总功率），根据P=UI求出电动机工作时的功率（有用功率），根据效率公式求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率．
已知电动机工作时的功率，已知电能转化为机械能的效率，可求电动机的输出功率；又知道牵引力的大小，利用P=Fv求汽车的行驶速度．

解答 解：（1）月球上没有空气，而真空不能传声，而电磁波可以在真空中传播，所以月球车“眼观六路”“耳听八方”是通过电磁波的传输与接收实现的；
红外成像光谱仪是利用红外线来工作的．
（2）由于质量与物体的形状、状态、空间位置无关，则在月球上时“玉兔号”的质量不变，仍为140kg；
由于物体在月球上的重力为地球上的六分之一，
则它在月球上受到的重力G_月=$\frac{1}{6}$G_地=$\frac{1}{6}$mg=$\frac{1}{6}$×140kg×10N/kg≈233.3N；
（3）“黄金甲”是两片可以打开的太阳能电池帆板，则白天能更好地吸收太阳光；晚上，为了有效降低昼夜温差，应具有很好的隔热性．
（4）能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，如由电能转化为内能，但内能不能全部转化成电能．
电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的．
（5）电动机的电功率为P_电=UI=110V×5A=550W，
太阳能电池将太阳能转化为电能的效率：
η₁=$\frac{{P}_{电}}{{P}_{太}}$×100%=$\frac{550W}{2.2×1000W}$×100%=25%；
已知将电能最终转化为机械能的效率η₂=80%，则汽车的机械功率为
P_机=P_电×η₂=550W×80%=440W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
v=$\frac{{P}_{机}}{F}$=$\frac{440W}{880N}$=0.5m/s．
故答案为：（1）电磁波；红外线；
（2）140；233.3；
（3）隔热性；吸收；
（4）方向性；利用通电导体在磁场中受力运动；
（5）25%；0.5．

点评 本题通过对“玉兔号”的认识和了解，综合考查力、热、电和磁的知识，涉及到的知识点较多，属于难题，牢记质量不随物体的形状、状态以及空间位置的改变而改变和能量的方向性特点；此题体现了物理与高科技相结合的思想．