Question

有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅(qū)動能源．此環(huán)保汽車運動時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為汽車提供動力．某輛這種類型的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為3×10³ kg，汽車輪胎與  地面的總接觸面積為0.1m²．當它在永平路面上勻速行駛時，電動機工作電流為50A，工作 電壓為300V，汽車所受阻力為車重的0.04倍．(g取10N/kg)

 (1)汽車對路面的壓強多大？

 (2)若該汽車用于牽引汽車前進的機械功率和電動機電功率的比值為4:5，則該車勻速前

  進的速度多大？

 (3)如果改用太陽能電池給車上的電動機供電，其它條件不變，求所需的太陽能電池板的最

 小面積．結(jié)合計算結(jié)果對該設(shè)想中的太陽能汽車寫出一條改進建議， 已知太陽輻射的總功率為4×10²⁶ W，太陽到地球的距離為1.5 ×10¹¹m，半徑為r的球其表面積為4πr²．太陽光傳播到地面的過程中，設(shè)有29. 35%的能量損耗．該車所用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為15%．

 

Answer 1

【答案】

汽車對路面的壓強3.0×10⁵Pa；該車勻速前進的速度為10m/s；所需的太陽能電池板的最小面積100m²；改進建議：①提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率、②減小車的質(zhì)量、③提高電動機效率等

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

（2）由題意得，電動機電功率P_電=UI=300V×50A=1.5×10⁴W，P_機：P_電=4:5，得P_機=1.2×10⁴W；汽車動力與摩擦力為一對平衡力，則P_機=F_動v=f_摩v=0.04mgv=0.04×3.0×10³kg×10N/kg×v解得：v=10m/s；

（3）地球表面單位面積太陽能功率P_地=（1-29. 35%）×15%×P_總/4πr²=（1-29. 35%）×15%×4×10²⁶ W/4×3.14×(1.5×10¹¹m)²=150w/m²，S=P_電/P_地=1.5×10⁴/150w/m²=100m²；

改進建議：①提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率、②減小車的質(zhì)量、③提高電動機效率等。