Question

6．閱讀下面的短文，回答問題．
太陽能汽車?yán)�用太陽能來�?qū)動，真正實(shí)現(xiàn)了零排放．有效地減小了對環(huán)境的污染．某太陽能汽車，其前風(fēng)窗玻璃和頂蓋玻璃皆采用防太陽輻射的層壓玻璃制作而成，車身輕便靈活．電池完全由太陽能供能-通過安裝在車頂和前端的電池板收集太陽能．車上太陽能電池板的有效面積為10m²，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20A的電流，電動機(jī)最大可獲得1600W的機(jī)械功率．太陽光照射到地面上1平方米面積上的輻射功率1.0×10³W．該車加速性能優(yōu)越，從靜止開始加速100m的路程最短僅需5s．
（1）車窗玻璃能有效防止來自太陽的輻射，主要是能阻擋太陽光中的紫外線；太陽能屬于可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．
（2）該太陽能汽車在設(shè)計時充分利用了流體力學(xué)的知識．如圖甲所示，當(dāng)汽車行駛時，流過它上方的空氣速度比下方空氣速度大，此時，上方空氣壓強(qiáng)比下方空氣壓強(qiáng)�。ㄟx填“大”或“小”）；該太陽能汽車從靜止加速100m路程的過程中可以達(dá)到的最大平均速度為20m/s．
（3）該太陽能汽車電池的輸出功率為2000W，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為20%．
（4）若該汽車在水平路面上以最大機(jī)械功率P運(yùn)動，一段時間后再將功率減小到P₁，并保持此功率運(yùn)動，其運(yùn)動的速度時間圖線如圖乙所示，設(shè)運(yùn)動過程中小車所受阻力恒定不變；則該車運(yùn)動時所受阻力為160N，功率P₁=960W．
（5）該太陽能汽車采用四輪鼓式制動，有效地減小了制動距離．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)如下表所示：

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

請在圖丙中描點(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)的制動距離是2.7m．

Answer 1

分析 （1）新近利用或正在著手開發(fā)的能源叫做新型能源．新型能源是相對于常規(guī)能源而言的，包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芤约坝糜诤四馨l(fā)電的核燃料等能源；不透明物體的顏色由它反射的色光決定，深顏色的物體能吸收各種顏色不同的色光．玻璃可以阻擋陽光中的紫外線．
（2）根據(jù)流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系來解答；根據(jù)v=$\frac{s}{t}$計算平均速度；
（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．
（4）由圖象求出車的速度，由公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv及其變形公式求功率及車受到的阻力．
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，先畫點(diǎn)，再連線；由對表格中速度和制動距離的關(guān)系的分析我們可以得出制動距離應(yīng)與速度的平方成正比，則可得速度為4.5m/s時的制動距離．

解答 解：（1）太陽能是新近利用或正在著手開發(fā)的能源，屬于新能源，太陽能也屬于可再生資源；深顏色的物體能吸收各種顏色不同的色光，所以太陽能電池板一般設(shè)計成深顏色．深車窗玻璃能有效防止來自太陽的輻射，主要是能阻擋太陽光中的紫外線．
（2）行駛的汽車上方的空氣流速大、壓強(qiáng)小，下方流速小、壓強(qiáng)大，就會產(chǎn)生一個向上的壓力差；
最大平均速度為v=$\frac{s}{t}$=$\frac{100m}{5s}$=20m/s；
（3）電池的輸出功率：P_電池=UI=100V×20A=2000W；
太陽光照射的輻射功率為；P_太陽=1.0×10³W/m²×10m²=1×10⁴W；
太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：η=$\frac{{P}_{電池}}{{P}_{太陽}}$×100%=$\frac{2000W}{1×1{0}^{4}W}$×100%=20%；
（4）由圖乙所示可知，車以最大機(jī)械功率P運(yùn)動時的速度為10m/s，
由P=$\frac{W}{t}$，W=Fs，v=$\frac{s}{t}$得，P=Fv，
所以牽引力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1600W}{10m/s}$=160N，
車做勻速運(yùn)動，所受阻力f=F=160N，
車的功率P₁=F₁v=fv=160N×6m/s=960W；
（5）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：

通過對1、2、4、5的分析可知速度越大制動距離越大，即制動距離一定與速度有關(guān)，但明顯不是正比關(guān)系．故可以想到可能與速度的平方成正比，通過計算可知制動距離的確與速度的平方成正比：
則由$\frac{（3m/s）^{2}}{1.2m}$=$\frac{（4.5m/s）^{2}}{s}$，
解得：4.5m/s的制動距離為2.7m．
當(dāng)轎車速度為4.5m/s時對應(yīng)的制動距離約是2.7m．
故答案為：（1）紫外線；可再生；（2）�。�20；（3）2000；20%；（4）160；960；（5）2.7．

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．