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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

分类: 作业答案 • 2021-11-12 23:54:03
问题描述：

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．当它在永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%．

答


（1）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=

F
S
=
3×104N
0.1m2
=3×105Pa；
（2）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×
4
5
=15000W×
4
5
=12000W，
∵P=Fv，
∴v=
P机
F
=
12000W
0.04×3×104N
=10m/s；
（3）地面上每平方米面积接受太阳辐射功率：
P0=
(1−29.35%)P总
4×3.14×(1.5×1011m) 2
=1000W/m2，
由题意知，15%P0S板=P电，
∴S板=
P电
15%P0
=
15000W
15%×1×103W/m2
=100m2；
建议：提高太阳能电池光电转化率．
答：（1）汽车对路面的压强为3×105Pa；
（2）该车匀速前进的速度为10m/s；
（3）所需的太阳能电池板的最小面积为100m2；提高太阳能电池光电转化率．

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