Question

（2013?如東縣模擬）太陽能汽車?yán)�用太陽能來�?qū)動，真正實(shí)現(xiàn)了零排放，有效地減少了對環(huán)境的污染，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益蓬勃．某太陽能汽車，質(zhì)量為350kg，頂部安裝了太陽能電池板．
（1）當(dāng)車上載有1500N的人和物品時，車輪與地面的總接觸面積為2.0×10^-2m²，則汽車對地面的壓強(qiáng)為

2.5×10⁵

Pa．（g=10N/kg）
（2）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為

電

能．一般情況下，汽車在運(yùn)動時，被轉(zhuǎn)換的太陽能被直接送到發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)．當(dāng)汽車不運(yùn)動時，太陽能將通過太陽能電池板儲存在蓄電池內(nèi)；當(dāng)太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅(qū)動發(fā)動機(jī)時，蓄電池

釋放

（選填“儲存”或“釋放”）能量．
（3）若汽車上的太陽能電池板的有效面積為6m²，它正對太陽時電池能夠產(chǎn)生100V的電壓，并對車上電動機(jī)提供8.4A的電流，太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1.0×10³W/m²，則電池的輸出功率為

840

W，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為

14%

．如果這輛汽車的電動機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平面上勻速行駛時，受到的牽引力為90N，則汽車的行駛速度為

7

m/s．
（4）太陽能汽車采用四輪鼓式制動，有效地減少了制動距離．通過測量獲得汽車以不同速度行駛時對應(yīng)的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離），數(shù)據(jù)如表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
速度/（m?s-1）	2	3	4	5	6
制動距離/m	0.53	1.20	2.13	3.33	4.80

請在圖中描點(diǎn)作出s-v²圖象．根據(jù)圖象反映的規(guī)律可知，當(dāng)轎車速度為4.5m/s時對應(yīng)的制動距離約是

2.60～2.80

m．

Answer 1

分析：（1）知道壓力（車和人、物品的總重力）和受力面積，利用壓強(qiáng)公式p=

F

S

可直接計算汽車對地面的壓強(qiáng)；
（2）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能．蓄電池可以儲存能量，在使用地向外釋放；
（3）電池的輸出功率可利用公式P=UI來進(jìn)行計算．太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率就是得到的電能占從太陽獲得總輻射能量的百分比．根據(jù)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率可計算出其機(jī)械功率，再根據(jù)公式P=Fv可得出汽車運(yùn)行的速度；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，先畫點(diǎn)，再連線，通過讀圖再來確定當(dāng)轎車速度為4.5m/s時對應(yīng)的制動距離大約是多少．

解答：解：（1）汽車的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N，
汽車對地面的壓強(qiáng)：p=

F

S

=

3500N+1500N

2.0×10-2m2

=2.5×10⁵Pa；
（2）太陽能電池板可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅(qū)動發(fā)動機(jī)時，蓄電池釋放能量來為汽車提供動力；
（3）電池的輸出功率：P_電池=UI=100V×8.4A=840W；
太陽光照射的輻射功率為；P_太陽=1.0×10³W/m²×6m²=6×10³W；
太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=

P電池

P太陽

×100%=

840W

6×103W

×100%=14%；
∵電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，
∴P_機(jī)械=P_電池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得，
v=

P機(jī)械

F

=

630W

90N

=7m/s；
（4）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)圖中先畫點(diǎn)，再描線，注意橫坐標(biāo)準(zhǔn)速度的平方，縱坐標(biāo)為距離．如圖所示：

根據(jù)圖象反映的規(guī)律可知，當(dāng)轎車速度為4.5m/s時對應(yīng)的制動距離約是2.60～2.80m．
故答案為：（1）2.5×10⁵；
（2）電； 釋放；
（3）840；  14%；  7；
（4）如圖；  2.60～2.80．

點(diǎn)評：本題以太陽能汽車為背景中，考查了多個物理知識點(diǎn)，包括壓強(qiáng)的計算、能量的轉(zhuǎn)化、效率的公式、功率的公式等，同時還考查了我們對圖象的處理能力，綜合性很強(qiáng)，有一定的難度，值得我們關(guān)注．