Question

（2013?如東縣模擬）太陽能汽車利用太陽能來驅動，真正實現了零排放，有效地減少了對環境的污染，其產業的發展日益蓬勃．某太陽能汽車，質量為350kg，頂部安裝了太陽能電池板．
（1）當車上載有1500N的人和物品時，車輪與地面的總接觸面積為2.0×10^-2m²，則汽車對地面的壓強為

2.5×10⁵

Pa．（g=10N/kg）
（2）太陽能電池板將太陽能轉化為

電

能．一般情況下，汽車在運動時，被轉換的太陽能被直接送到發動機控制系統．當汽車不運動時，太陽能將通過太陽能電池板儲存在蓄電池內；當太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅動發動機時，蓄電池

釋放

（選填“儲存”或“釋放”）能量．
（3）若汽車上的太陽能電池板的有效面積為6m²，它正對太陽時電池能夠產生100V的電壓，并對車上電動機提供8.4A的電流，太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1.0×10³W/m²，則電池的輸出功率為

840

W，將太陽能轉化為電能的效率為

14%

．如果這輛汽車的電動機將電能最終轉化為機械能的效率為75%，當汽車在水平面上勻速行駛時，受到的牽引力為90N，則汽車的行駛速度為

7

m/s．
（4）太陽能汽車采用四輪鼓式制動，有效地減少了制動距離．通過測量獲得汽車以不同速度行駛時對應的制動距離（即從操縱制動剎車到車停下來的距離），數據如表所示：

實驗次數	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

請在圖中描點作出s-v²圖象．根據圖象反映的規律可知，當轎車速度為4.5m/s時對應的制動距離約是

2.60～2.80

m．

Answer 1

分析：（1）知道壓力（車和人、物品的總重力）和受力面積，利用壓強公式p=

F

S

可直接計算汽車對地面的壓強；
（2）太陽能電池板將太陽能轉化為電能．蓄電池可以儲存能量，在使用地向外釋放；
（3）電池的輸出功率可利用公式P=UI來進行計算．太陽能轉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．根據電能轉化為機械能的效率可計算出其機械功率，再根據公式P=Fv可得出汽車運行的速度；
（4）根據表中數據，先畫點，再連線，通過讀圖再來確定當轎車速度為4.5m/s時對應的制動距離大約是多少．

解答：解：（1）汽車的自重：G=mg=350N×10N/kg=3500N，
汽車對地面的壓強：p=

F

S

=

3500N+1500N

2.0×10-2m2

=2.5×10⁵Pa；
（2）太陽能電池板可以將太陽能轉化為電能，當太陽能電池板不能提供足夠的能量來驅動發動機時，蓄電池釋放能量來為汽車提供動力；
（3）電池的輸出功率：P_電池=UI=100V×8.4A=840W；
太陽光照射的輻射功率為；P_太陽=1.0×10³W/m²×6m²=6×10³W；
太陽能轉化為電能的效率：η=

P電池

P太陽

×100%=

840W

6×103W

×100%=14%；
∵電能最終轉化為機械能的效率為75%，
∴P_機械=P_電池×η′=840W×75%=630W；
由公式P=Fv得，
v=

P機械

F

=

630W

90N

=7m/s；
（4）根據表中的數據，在坐標圖中先畫點，再描線，注意橫坐標準速度的平方，縱坐標為距離．如圖所示：

根據圖象反映的規律可知，當轎車速度為4.5m/s時對應的制動距離約是2.60～2.80m．
故答案為：（1）2.5×10⁵；
（2）電； 釋放；
（3）840；  14%；  7；
（4）如圖；  2.60～2.80．

點評：本題以太陽能汽車為背景中，考查了多個物理知識點，包括壓強的計算、能量的轉化、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，有一定的難度，值得我們關注．