Question

【題目】Quaranta是當(dāng)前問世的外表最圓潤同時也最富動感的太陽能汽車之一（如圖甲所示）.其前風(fēng)窗玻璃和頂蓋玻璃皆采用防太陽輻射的層壓玻璃制作而成，車身輕便靈活.電池完全由太陽能供能——通過安裝在車頂和前端的電池板收集太陽能.某輛太陽能汽車接收太陽光能的面板面積S=8m2，正對太陽時產(chǎn)生U=120V的電壓，并對整車提供最大為10A的電流，機(jī)車最大可獲得800W的機(jī)械功率.太陽光照射到地面上1平方米面積上的輻射功率P0=1.0×103W. 該車加速性能優(yōu)越，從靜止開始加速100m的路程最短僅需5s.

⑴ Quaranta在設(shè)計時充分利用了流體力學(xué)的知識．如圖乙所示，當(dāng)汽車行駛時，流過它上方的空氣速度比下方空氣速度大，此時，上方空氣壓強(qiáng)比下方空氣壓強(qiáng)______（選填“大”或“小”）．

⑵ 若設(shè)計Quaranta車身的材料應(yīng)具有強(qiáng)度高且輕便的特點(diǎn)，則下表所列的材料中，最為理想的是______．

⑶ Quaranta從靜止加速100m路程的過程中可以達(dá)到的最大平均速度為____m/s．

⑷ 太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為______．

⑸ 若該汽車在水平路面上以最大機(jī)械功率P運(yùn)動，一段時間后再將功率減小到P1，并保持此功率運(yùn)動，其運(yùn)動的速度時間圖線如圖丙所示，設(shè)運(yùn)動過程中小車所受阻力恒定不變．則該車運(yùn)動時所受阻力為____N，功率P1=____W.

Answer 1

【答案】小 碳纖維 20 15% 80 480

【解析】

（1）考查了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流速越大，壓強(qiáng)越小；流速越小，壓強(qiáng)越大，據(jù)此解答

（2）分析材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度大而密度要小，據(jù)此在表中數(shù)據(jù)選擇所需材料

（3）根據(jù)圖像，由求出車的速度

（4）根據(jù)求出獲得的太陽能與獲得的電能，然后求出效率

（5）由圖象求出車的速度，由公式P=Fv及其變形公式求功率及車受到的阻力即可

（1）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系是：流速越大，壓強(qiáng)越小；流速越小，壓強(qiáng)越大；由圖乙知道，流過汽車上方的空氣速度比下方空氣速度大，所以，上方空氣壓強(qiáng)比下方空氣壓強(qiáng)小；

（2）由于設(shè)計Quaranta車身的材料應(yīng)具有強(qiáng)度高且輕便的特點(diǎn)，即要求材料強(qiáng)度大而密度要小，根據(jù)表格所列的材料知道，最為理想的是碳纖維；

（3）根據(jù)題意知道，從靜止開始加速100m的路程最短僅需5s，所以，車的最大平均速度是：

（4）太陽能電池的效率是：η=

（5）由圖丙知道，車以最大機(jī)械功率P運(yùn)動時的速度是10m/s，由P=Fv知道，車的牽引力是：，又因?yàn)檐囎鰟蛩龠\(yùn)動，所以小車所受阻力是：f=F=80N，由圖丙知道，保持P1 功率勻速運(yùn)動的速度是v1 =6m/s，且小車所受阻力恒定不變，所以，車的功率是：