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    一辆总质量为M=6.0×102kg的太阳能汽车，使用太阳能电池供电．它的集光板能时刻正对着太阳．车上有一个直流电阻r=4.0Ω的电动机．太阳能电池可以对电动机提供U=120V电压和I=10A的电流．已知太阳向外辐射能量的总功率为P总=3.9×1026W．太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗．太阳光垂直照射到地面上时，单位面积的辐射功率P0=1.0×103W/m2．半径为R的球面积公式为S=4πR2．（取g=10m/s2，
    		2.2
    =1.5    ．）
    （1）这辆太阳能汽车正常工作时，车上电动机将电能转化为机械能的效率是多少；
    （2）若这辆车在行驶过程中所受阻力是车重的0.05倍．求这辆车可能行驶的最大速度；
    （3）根据题目所给出的数据，估算太阳到地球表面的距离．
    分析：（1）先根据太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2．已知电池能够产生120V的电压，对车上电动机提供10A的电流，根据P=UI可求出输出功率；然后求出效率．
    （2）根据P机=P-P热求出电动机输出的机械功率，当汽车以最大速度行驶时，牵引力等于摩擦阻力，根据P=Fv可求得辆车可能行驶的最大速度．
    （3）设太阳到地面的距离是R，以太阳为球心，以R为半径的面积S=4πR2．根据单位面积的辐射功率P0=1.0×103W/m2．代入数据求出R即可．
    解答：解：（1）电动机的功率   P=UI=120V×10A=1200W，
    电动机的热功率  P热=I2r=（10A）2×4.0Ω=400W，
    电动机的效率 η=
    P-P热
    P
    =
    1200W-400W
    1200W
    ≈66.7%，
    （2）电动机输出的机械功率 P机=P-P热=1200W-400W=800W
    当汽车以最大速度行驶时 F牵=f=0.05mg=0.05×6.0×102kg×10N/kg=300N，
    根据P机=F牵vm，
    可得 vm=
    P机
    F牵
    =
    800W
    300N
    =2.67m/s；
    （3）设太阳到地面的距离是R，以太阳为球心，以R为半径的面积为
    S=4πR2，
    由题意可知太阳光穿过太空和地球周围的大气层到达地面的过程中有大约28%的能量损耗．则P0=
    P热×72%
    S
    =
    288J
    S
    ，
    将S=4πR2 代入上式，
    解得R=
    0.18P总
    πP0
    =
    0.18×3.9×1026W
    π×
    288J
    S
    =1.5×1011m．
    答：（1）车上电动机将电能转化为机械能的效率是66.7%；
    （2）这辆车可能行驶的最大速度为2.67m/s；
    （3）根据题目所给出的数据，估算太阳到地球表面的距离为1.5×1011m．
    点评：此题主要考查学生对功率的计算、功的计算、太阳能的转化等知识点的理解和掌握，此题涉及到的知识点较多，属于难题，此题体现了物理与高科技相结合的思想．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2012?江都市二模）阅读短文，回答问题
    在我国随着人民生活水平的不断提高和“汽车下乡”政策的实施，汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车．小王十分高兴，将汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整．
    （1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是
    不可再生
    不可再生
    能源（选填“可再生”或“不可再生”）；发动机工作时，
    做功
    做功
    冲程将内能转化为机械能．
    （2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的
    比热容
    比热容
    较大的性质，如果水箱中装有5kg的水，当水温度升高20℃时，需要吸收的热量为
    4.2×105
    4.2×105
    J．
    （3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有275kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10-2m2，轿车对地面的压强为
    5×105Pa
    5×105Pa
    ．（g取10N/kg）
    （4）若汽车油箱的容积为60升（dm3），内装的是密度为0.71×103 kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装
    42.6
    42.6
    kg的汽油．若该车以20m/s的速度匀速行驶100km时所消耗的汽油为5kg，汽车发动机的输出的功率为12kw，则汽车发动机的效率为
    26%
    26%
    ．
    （5）汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转（相当于闭合开关），请根据如图甲所提供的器件（图中A、B、C为三个接线柱），用笔画线代替导线将轿车的启动原理图连接完整．
    （6）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动速度v与时间t的关系如图乙所示，则在0-50s时间内，轿车发动机所做的功为
    4.5×106
    4.5×106
    J，轿车在运动过程中受到的阻力为
    3×103
    3×103
    N．
    （7）通过测量获得轿车以不同的速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离）数据如下表所示：
    实验次数 1 2 3 4 5
    速度/（km/h） 40 60 80 100 120
    制动距离/m 8 18 50 72
    当轿车以80km/h行驶时所对应的制动距离为
    32
    32
    m．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    斜面是一种简单机械，盘山公路近似处理为斜面．如图所示，一辆客车在盘山公路上匀速行驶，客车和乘客的总质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持20000N不变．耗时15min行驶5.4km的路程，到了高为0.5km的山顶，求：（g取10N/kg）
    （1）汽车的行驶速度是
    6
    6
    m/s．
    （2）牵引力从山脚到山顶做的功为
    1.08×108
    1.08×108
    J．
    （3）盘山公路的“机械”效率为
    32.4
    32.4
    %．
    （4）已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=4.6×107J/Kg，客车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油．（Q=3.6×108J  m≈7.83Kg）   
    （5）根据你平时对汽车转向灯的观察（其转向灯原理与电动自行车相同），在下面画出汽车转向灯的电路图
    （6）乘车时小明发现：在爬山过程中司机往往速度很慢，试用物理知识解释原因．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    河南彩车----“花开盛世”缓缓驶过天安门广场（如图所示），已知彩车的总质量为24t，用钢材约20t，彩车4min通过的路程为280m．
    （1）该彩车通过天安门广场的平均速度是______m/s．
    （2）这辆彩车共用钢材20多吨，如果以20t计算，该彩车需要钢材多少立方米？（为了计算方便，钢的密度取8×103kg/m3）
    （3）由于彩车的下部被各种装饰遮盖，小明和小冬同学对彩车的轮子产生了强烈的好奇心，他们通过网络查询知道，根据我国汽车工业的行业标准，大部分车辆对地面的压强都控制在6×105Pa以内，一个普通车轮与地面的接触面积约为0.02m2，如果按照上述标准，在车体质量为24t时，彩车至少需要多少个普通车轮？（g=10N/kg）
    （4）根据庆典组委会要求，彩车要尽量的降低污染，你认为这台由柴油机提供动力的彩车可能造成什么污染？请列举一条并提出改进措施．

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    科目：初中物理 来源：2011-2012学年河南省漯河三中九年级（上）期中物理试卷（解析版） 题型：解答题

    河南彩车----“花开盛世”缓缓驶过天安门广场（如图所示），已知彩车的总质量为24t，用钢材约20t，彩车4min通过的路程为280m．
    （1）该彩车通过天安门广场的平均速度是______m/s．
    （2）这辆彩车共用钢材20多吨，如果以20t计算，该彩车需要钢材多少立方米？（为了计算方便，钢的密度取8×103kg/m3）
    （3）由于彩车的下部被各种装饰遮盖，小明和小冬同学对彩车的轮子产生了强烈的好奇心，他们通过网络查询知道，根据我国汽车工业的行业标准，大部分车辆对地面的压强都控制在6×105Pa以内，一个普通车轮与地面的接触面积约为0.02m2，如果按照上述标准，在车体质量为24t时，彩车至少需要多少个普通车轮？（g=10N/kg）
    （4）根据庆典组委会要求，彩车要尽量的降低污染，你认为这台由柴油机提供动力的彩车可能造成什么污染？请列举一条并提出改进措施．

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