Question

【题目】有一种环保汽车，以蓄电池为驱动能源．此环保汽车运动时，蓄电池为车上的电动机 供电，电动机为汽车提供动力．某辆这种类型的环保汽车，总质量为3×103 kg，汽车轮胎与 地面的总接触面积为0.1m2 ． 当它在水平路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为300V，汽车所受阻力为车重的0.04倍．（g取10N/kg）
（1）汽车对路面的压强多大？
（2）若该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值为4：5，则该车匀速前进的速度多大？
（3）如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积．结合计算结果对该设想中的太阳能汽车写出一条改进建议，已知太阳辐射的总功率为4×1026W，太阳到地球的距离为1.5×1011m，半径为r的球其表面积为4πr2 ． 太阳光传播到地面的过程中，设有29.35%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15%．

Answer 1

【答案】
（1）解：汽车总重：

G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N，

汽车对地面的压力：

F=G=3×104N，

汽车对地面的压强：

p= = =3×105Pa

（2）解：汽车电动机的电功率：

P电=UI=300V×50A=15000W，

电动机的机械功率：

P机=P电× =15000W× =12000W，

∵P=Fv，

∴v= = =10m/s

（3）解：地面上每平方米面积接受太阳辐射功率：

P0= =1000W/m2，

由题意知，15%P0S板=P电，

∴S板= = =100m2；

建议：提高太阳能电池光电转化率

【解析】（1）知道汽车的总质量，利用重力公式G=mg求汽车总重，知道受力面积，利用压强公式p= 求汽车对路面的压强；（2）知道电动机工作电流和工作电压，利用P=UI求汽车电动机的电功率，知道该汽车用于牵引汽车前进的机械功率和电动机电功率的比值，可求电动机的机械功率，求出牵引力大小，利用P=Fv求该车匀速前进的速度；（3）利用P0= 求出地面上每平方米面积接受太阳辐射功率，由题知，15%P0S板=P电 ， 据此求所需的太阳能电池板的最小面积； 建议可从提高太阳能电池光电转化率、减小车的质量、提高电动机效率等方面说明．
【考点精析】利用压强的大小及其计算和电功率的计算公式对题目进行判断即可得到答案，需要熟知压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．