Question

3．如圖所示，我國“玉兔號”月球車已從原定的冬眠計劃中“蘇醒”，并能正常接收信號，它利用太陽光照射太陽能電池板產(chǎn)生的電能，使電動機帶動月球車前進．已知總質(zhì)量為140 kg的“玉兔號”中所安裝的太陽能電池板的電動勢為45 V，內(nèi)阻為10Ω，正常工作時電池板的輸出功率為45 W．“玉兔號”在某一次正常工作時，在平直的月球表面上從靜止出發(fā)沿直線加速行駛，經(jīng)過5 s時間速度達到最大值0.05 m/s，假設(shè)這一過程中“玉兔號”所受阻力恒定，且電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進的機械功率．根據(jù)題意可知（　　）

• A． “玉兔號”中太陽能電池板的短路電流為10 A
• B． “玉兔號”在運動過程中所受阻力大小為900 N
• C． “玉兔號’’在上述運動過程中所受合外力做功為180 J
• D． “玉兔號”在上述運動過程中所前進的距離約為0.26 m

Answer 1

分析 對于選項A，根據(jù)I=$\frac{E}{r}$求解短路電流；對于選項B，最大速度已知，此時牽引力等于阻力，根據(jù)80%P=Fv列式分析；對于選項C，合力做功等于動能的增加量；對于選項D，根據(jù)動能定理列式分析．

解答 解：A、太陽能電池板的電動勢為45 V，內(nèi)阻為10Ω，故短路電流：I=$\frac{E}{r}=\frac{45}{10}A=4.5A$，故A錯誤；
B、電池輸出功率的80%轉(zhuǎn)化為用于牽引月球車前進的機械功率，速度最大值0.05 m/s，故：f=$\frac{80%P}{{v}_{m}}=\frac{0.8×45}{0.05}N=720N$，故B錯誤；
C、根據(jù)動能定理，“玉兔號”在上述運動過程中所受合外力做功等于動能的增加量，為：W=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}=\frac{1}{2}×140×0.0{5}^{2}J=0.175J$，故C錯誤；
D、根據(jù)動能定理，有：80%Pt-fx=$\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}$，代入數(shù)據(jù)：0.8×45×5-720x=0.175，解得：x≈0.26m，故D正確；
故選：D

點評 本題是恒定功率啟動問題，關(guān)鍵是明確車的速度最大時，牽引力等于阻力，同時要對加速全過程根據(jù)動能定理列式分析．