Question

18．如圖是某款太陽能電動(dòng)車，其太陽能電池板的面積為0.8m²．

材料種類	密度/kg．m-3	強(qiáng)度
碳纖維	1.6x103	強(qiáng)
鋁合金	3.0x103	較弱
鐵合金	4.5x103	較強(qiáng)
錳鋼	7.9x103	強(qiáng)

（1）當(dāng)太陽光照射到電池板表面處每平方米的功率為8000W時(shí)，若光電轉(zhuǎn)換效率為20%太陽能電池板的輸出功率為多少瓦？
（2）電動(dòng)車在水平路面上以36km/h的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)，若電動(dòng)車的輸出功率恒為500W，此時(shí)車受到地面的摩擦力多大？（不計(jì)空氣阻力）
（3）若電動(dòng)車質(zhì)量為150kg，車輪與地面的總接觸面積是300cm²，則車對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（4）部分材料的技術(shù)指標(biāo)如上表所示，假如讓你設(shè)計(jì)制造電動(dòng)車車架，你會(huì)選擇表中的那種材料？并說明理由．

Answer 1

分析 （1）已知太陽能電池板每平方米的功率，可計(jì)算出太陽能電動(dòng)車接受太陽能的功率，再由光電轉(zhuǎn)換效率即可計(jì)算出太陽能電池板輸出的功率；
（2）電動(dòng)車在水平路面勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=f，可根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)算車受到地面的摩擦力大�。�
（3）已知電動(dòng)車質(zhì)量，可計(jì)算出電動(dòng)車重量，可由p=$\frac{F}{S}$計(jì)算車對(duì)地面的壓強(qiáng)大��；
（4）電動(dòng)車質(zhì)量越小，重量越小，對(duì)地面壓力越小，由影響摩擦力的因素：壓力和受力面積的大小分析解答．

解答 解：
（1）由題太陽能電動(dòng)車電池板接受太陽能功率P=0.8m²×8000W=6400W，
所以太陽能電池板輸出功率P_輸出=ηP=20%×6400W=1280W；
（2）電動(dòng)車在水平路面勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)空氣阻力，水平方向受到牽引力與地面的摩擦力是一對(duì)平衡力，即F=f，
電動(dòng)車速度v=36km/h=10m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=fv，
所以f=$\frac{{P}_{輸出}′}{v}$=$\frac{500W}{10m/s}$=50N；
（3）由G=mg，電動(dòng)車重量G=150kg×10N/kg=1500N，
電動(dòng)車在水平路面上，所以對(duì)地面壓力F=G，
所以電動(dòng)車對(duì)地面壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{1500N}{300×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=5×10⁴Pa；
（4）由ρ=$\frac{m}{V}$，G=ρVg，同樣體積的電動(dòng)車，選用制作材料要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，所選材料密度越小，電動(dòng)車重量越小，對(duì)地面壓力越小，行駛時(shí)受到地面的摩擦力越小，越節(jié)能．由表格可知選用碳纖維材料制作電動(dòng)車車架好．
答：（1）太陽能電池板的輸出功率為1280W；
（2）車受到地面的摩擦力為50N；
（3）車對(duì)地面的壓強(qiáng)5×10⁴Pa；
（4）選用碳纖維材料．因?yàn)樘祭w維材料強(qiáng)度大，用它制作車架可減小車重，減小對(duì)地面壓力，減小行駛中受地面的摩擦，從而更節(jié)能．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了功率、重力、壓強(qiáng)的計(jì)算、密度的應(yīng)用和影響摩擦力大小因素等知識(shí)，綜合性強(qiáng)，但難度都不大．關(guān)鍵是掌握公式，并能靈活運(yùn)用，計(jì)算中要注意各物理單位要統(tǒng)一．從電動(dòng)車這一日常生活中常見的交通工具還能對(duì)學(xué)生滲透節(jié)能、環(huán)保方面的教育．