Question

2．如图甲为一款太阳能汽车的概念车，它通过安装在车顶和前端的硅太阳能电池将太阳能转化为电能并驱动汽车前进；玻璃采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成．
（1）若该车身的材料要求强度高且轻便，则表中最理想的材料是碳纤维；

材料	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度/kg•m-1	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

（2）若该车质量是450千克，车上载有人和物品质量共为150千克，车轮与地面的总接触面积为2.0×10^-2米²，该汽车对水平地面的压强为多大？
（3）若该汽车保持一定的输出功率在水平路面上行驶，运动过程的牵引力-速度关系图象如图乙，则汽车以60千米/时的速度匀速行驶30分钟，发动机所做的功为多少？

Answer 1

分析 （1）根据表格中材料的性能进行分析判断；
（2）该汽车对水平地面的压力等于车和人、货物的重力之和，根据F=G=mg求出其大小，根据p=$\frac{F}{S}$求出该汽车对水平地面的压强；
（3）根据v=$\frac{s}{t}$求出汽车匀速行驶的路程，由图乙可知汽车的牵引力，根据W=Fs求出发动机所做的功．

解答 解：（1）若该车身的材料要求强度高且轻便，则根据表中信息可知，碳纤维性能最强，密度最小，因此最理想的材料是碳纤维；
（2）该汽车对水平地面的压力：
F=G_总=（m_车+m_人和物）g=（450kg+150kg）×10N/kg=6000N，
该汽车对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6000N}{2.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=3×10⁵Pa；
（3）由v=$\frac{s}{t}$可得，汽车匀速行驶的路程：
s=vt=60km/h×$\frac{30}{60}$h=30km=3×10⁴m，
由图乙可知，速度为60km/h时，汽车的牵引力F′=300N，
则发动机所做的功：
W=F′s=300N×3×10⁴m=9×10⁶J．
答：（1）碳纤维；
 （2）该汽车对水平地面的压强为3×10⁵Pa；
（3）汽车以60千米/时的速度匀速行驶30分钟，发动机所做的功为9×10⁶J．

点评 本题考查了重力公式和压强公式、速度公式、做功公式的应用，从表格和图象中获取有用的信息是关键，要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等．