有一種環(huán)保汽車,以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源.此環(huán)保汽車運(yùn)動(dòng)時(shí),蓄電池為車上的電動(dòng)機(jī) 供電,電動(dòng)機(jī)為汽車提供動(dòng)力.某輛這種類型的環(huán)保汽車,總質(zhì)量為3×103 kg,汽車輪胎與 地面的總接觸面積為0.1m2.當(dāng)它在永平路面上勻速行駛時(shí),電動(dòng)機(jī)工作電流為50A,工作電壓為300V,汽車所受阻力為車重的0.04倍.(g取10N/kg)
(1)汽車對路面的壓強(qiáng)多大?
(2)若該汽車用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率和電動(dòng)機(jī)電功率的比值為4:5,則該車勻速前進(jìn)的速度多大?
(3)如果改用太陽能電池給車上的電動(dòng)機(jī)供電,其它條件不變,求所需的太陽能電池板的最小面積.結(jié)合計(jì)算結(jié)果對該設(shè)想中的太陽能汽車寫出一條改進(jìn)建議,已知太陽輻射的總功率為4×1026W,太陽到地球的距離為1.5×1011m,半徑為r的球其表面積為4πr2.太陽光傳播到地面的過程中,設(shè)有29.35%的能量損耗.該車所用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為15%.
(1)汽車總重:
G=mg=3×10
3kg×10N/kg=3×10
4N,
汽車對地面的壓力:
F=G=3×10
4N,
汽車對地面的壓強(qiáng):
p=
=
=3×10
5Pa;
(2)汽車電動(dòng)機(jī)的電功率:
P
電=UI=300V×50A=15000W,
電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率:
P
機(jī)=P
電×
=15000W×
=12000W,
∵P=Fv,
∴v=
=
=10m/s;
(3)地面上每平方米面積接受太陽輻射功率:
P
0=
(1?29.35%)P總 |
4×3.14×(1.5×1011m) 2 |
=1000W/m
2,
由題意知,15%P
0S
板=P
電,
∴S
板=
=
=100m
2;
建議:提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率.
答:(1)汽車對路面的壓強(qiáng)為3×10
5Pa;
(2)該車勻速前進(jìn)的速度為10m/s;
(3)所需的太陽能電池板的最小面積為100m
2;提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率.